Комплексный анализ влияния АО "Костанайские минералы" на состояние природного района

1.5 Предельно допустимые концентрации вредных веществ в почве

Вопрос установления ПДК загрязняющих веществ в почвах весьма сложен. С одной стороны, почвенный покров -- среда, гораздо менее подвижная, чем поверхностные воды и атмосфера, и аккумуляция поступающих в почву химических соединений может происходить в течение долгого времени, постепенно приближаясь к предельно допустимым концентрациям. Поэтому основным фактором определения предельно допустимых выбросов (ПДВ) для какого-либо предприятия или группы предприятий должно быть предполагаемое время работы, в течение которого в почве прилегающих территорий накопится количество выбрасываемого загрязняющего вещества, достигающее ПДК. С другой стороны, активная микробиологическая жизнь почвы и протекающие в ней физико-химические процессы способствуют трансформации посторонних веществ, поступающих в почву, причем направление и глубина этого процесса определяются многими факторами.

В ряде случаев разрушение загрязняющих веществ и их миграция так малы, что ими можно пренебречь; в других случаях результаты протекания процессов деградации и миграции посторонних химических соединений в почве сопоставимы с темпами их поступления и предел их накопления в почве обусловливается равновесием между процессом поступления загрязняющих веществ и их удалением в результате разрушения или миграции.

Таким образом, ПДК загрязняющих веществ в почвах определяется не только их химической природой и токсичностью, но и особенностями самих почв [27]. В отличие от воздуха и воды почвы зонально-генетического ряда настолько разнятся друг от друга по химическому составу и свойствам, что для них не могут быть установлены унифицированные уровни ПДК. Эти уровни неизбежно должны варьировать в зависимости от конкретной обстановки: биоклиматических особенностей природной зоны, свойств почвы, возделываемых культур, системы удобрений, агротехники и т. п.

От других компонентов биосферы почва отличается еще и тем, что загрязняющие вещества поступают в нее не только с атмосферными выпадениями, поливными водами, в составе балластных веществ и различных отходов, но и вносятся преднамеренно, как удобрения и ядохимикаты. При этом в почвах сложно проследить тенденции изменения уровней загрязнения, так как для этого требуются длительные наблюдения. Исключение составляют лишь некоторые виды пестицидов, способные быстро разлагаться под воздействием внешних факторов.

Много внимания уделяется разработке нормативов содержания в почве тяжелых металлов (ТМ), негативно влияющих на почвенные процессы, плодородие почв и качество сельскохозяйственной продукции. Восстановление биологической продуктивности почв, загрязненных тяжелыми металлами -- одна из наиболее сложных проблем охраны биоценозов.

В настоящее время для ряда тяжелых металлов установлены ориентировочно допустимые количества (ОДК) их содержания в почвах, которые используются вместо ПДК.

При превышении допустимых значений содержания тяжелых металлов в почвах эти элементы накапливаются в растениях в количествах, превышающих их ПДК в кормах и продуктах питания.

Принципы нормирования химических загрязнений почвы несколько отличаются от принятых для атмосферного воздуха и природных вод, поскольку поступление вредных веществ в организм человека и животных непосредственно из почвы происходит в исключительных случаях и в незначительных количествах. В основном химические соединения, находящиеся в почве, поступают в организм через другие субстраты, контактирующие с почвой -- воду, воздух, растения. Поэтому при определении ПДК загрязняющих веществ в почве особое внимание уделяется тем соединениям, которые могут мигрировать в атмосферу, грунтовые или поверхностные воды или накапливаться в растениях, снижая качество сельскохозяйственной продукции.

Установление достоверных критических значений поступления или наличия того или иного загрязнителя, разграничивающих состояние объектов на нормальное и ненормальное, благополучное и неблагополучное, является определяющим на данном этапе [28]. Для установления ПДК необходим тщательный учет связи и взаимообусловленности концентраций металлов в одновременно действующих системах: атмосфера -- почва, атмосфера -- растительность, атмосфера -- природные воды, почва -- растительность, почва -- природные воды, а также в пищевых цепях живых организмов. Однако в этом случае возникает ряд трудностей, связанных с отсутствием единых приемов контроля загрязненных почв. Предельно допустимым уровнем состояния почв называют тот уровень, при котором начинают изменяться количество и качество создаваемого вновь живого вещества, т. е. биологическая продукция. Предельно допустимыми количествами тяжелых металлов в почве называют такую их концентрацию, которая при длительном воздействии на почву и произрастающие на ней растения не вызывает каких-либо патологических изменений или аномалий в ходе биологических процессов и не приводит к накоплению токсичных элементов в сельскохозяйственных культурах и, следовательно, не может нарушить биологический оптимум. При определении ПДК ТМ в почве отмечают критическое поле значений, так как любой результат почвенных исследований имеет вероятностный характер. В основе научных разработок ПДК ТМ в почвах должны лежать почвенно-экологические принципы, нормативы следует разрабатывать согласно конкретной почвенно-экологической обстановке.

При нормировании используют два показателя. Первый характеризует внутреннее состояние изучаемых объектов либо состояние объектов, сопряженных с изучаемым. В этой связи почвенный уровень нормирования подразделяют на транслокационное (переход элемента в растение), миграционное воздушное (переход в воздух), миграционное водное (переход в воду) и общесанитарное, гигиеническое влияние на самоочищающую способность почвы и почвенный микробиоценоз. Второй -- определение ПДК в почве, которое является более целесообразным, так как для почв с их многообразием физико-химических свойств установить единое значение ПДК практически нельзя.

Среди факторов, мешающих поиску единой концентрации токсического элемента, которую можно было бы принять за ПДК, необходимо назвать следующие: буферность почв, формы существования элементов в почвах и неодинаковое содержание одних и тех же форм. Вследствие неодинаковой буферности почв в разной степени инактивируются поступающие токсические вещества, а наличие разных форм элементов в почве делает непростым выбор той, которая была бы наиболее пригодной для нормирования.

При установлении ПДК необходимо использовать не валовое количество тяжелых металлов, а содержание их подвижных соединений, зависящее от типа почв. Так как содержание подвижных соединений тяжелых металлов зависит от свойств почв, то необходимо определять ПДК для каждой почвы.

На основании многолетних вегетационных и полевых исследований установлено, что наиболее обобщающие показатели, влияющие на ПДК в почвах,-- их кислотно-основные свойства и содержание гумуса. Эти свойства в первую очередь определяют устойчивость почв к загрязнению тяжелыми металлами.

Лимитирующие показатели, по которым устанавливают ПДК, из-меняются в зависимости от почвенно-геохимических условий: в одних случаях это может быть поступление тяжелых металлов в растения, в других -- переход в другие среды (воду), в третьих -- влияние на почвенную биоту. Все разнообразие почвенно-геохимических условий для установления ПДК ТМ учесть практически невозможно. [29,30,31].

2. Физико-географическая характеристика района исследования

Костанайская область занимает северо-западную часть Республики Казахстан. В географическом положении это юго-западная окраина Западно-Сибирской низменности и большая часть Тургайской столовой стороны. Область является одной из крупнейших в республике, её площадь превышает 19,6 млн. га. Или 196 тыс. км² . Её территория протянулась с севера на юг на 650 - 700 км и с запада на восток 300 - 400 км.

Поверхность описываемого района представляет собой плоскую степь с редкими оврагами и балками, расположенными в долинах рек. Характерными элементами рельефа являются увалы и гряды с многочисленными более или менее крупными озерными впадинами овальной формы, которые периодически заполняются весенними талыми водами.

Засушливый климат и преобладание равнинного рельефа в районе обусловили слабое развитие речной сети. Из-за высокой температуры летом и сильных ветров большая часть годового объема осадков (60%) расходуется на испарение, 30% идет на сток и только 10% инфильтруется в почвы.

Равнинно - холмистый характер рельефа района способствует аккумуляции атмосферных осадков и образованию многочисленных озер и болот.

Исследования качества атмосферного воздуха города Житикары были проведены партией эксплуатационного обследования Казгидромета по программе Республиканского центра наблюдений за загрязнением природной среды. По их данным максимально - разовые концентрации пыли составили 0,6-0,9 ПДК в зимний и 0,5-0,6 ПДК - в летний периоды; двуокиси серы - 0,2-0,8 ПДК и 0,1 ПДК соответственно, окиси углерода - 0,3 ПДК и 0,4-0,5 ПДК.

Основной вклад в загрязнение атмосферы города двуокисью азота вносит карьерный транспорт. Основными источниками выбросов сернистого ангидрида является ТЭЦ.

Речная сеть реки Тобол (основной водной артерии региона) принадлежит бассейну Каспийского моря. Общее число рек бассейна составляет 10,8 тысяч. Река Тобол берет начало на восточных склонах Южного Урала, в 10 км на ЮЗ от с. Саржан, является левым притоком реки Иртыш и впадает в неё вблизи города Тобольска. Длина реки Тобол 1591 км, площадь бассейна водосбора 395000 км².

Общий рисунок речной сети бассейна реки Тобол не отличается сложностью: главные его притоки текут, в основном, в широтном направлении на значительном расстоянии друг от друга. Долины их широки, а берега рек низкие и болотистые.

В пределах Костанайской области (до впадения реки Убаган) верхнее течение реки протяженностью 682 км, с площадью водосбора 121000 км², а также ряд крупных левых её притоков - Шортанды, Аят, Уй и др. Справа Тобол имеет реки у г. Костаная составляет 14,0 м³/с, в половодье достигает 158 м³/с. Основное питание рек - талые воды. Половодье продолжается 20-35 дней. Состав воды, в основном, гидрокарбонатный натриевый, минерализация составляет 0,4-0,5г/л.

В результате хозяйственной деятельности р. Тобол и многие её притоки зарегулированы многочисленными прудами и водохранилищами призванными осуществлять многолетнее и межсезонное регулирование воды, т.е. запасать воду, когда ее много (половодья и паводки) и расходовать ее по мере необходимости. Так, на территории Костанайской области насчитывается семь водохранилищ с общим объемом воды в них 1502,4 млн.м³, в т.ч. самые крупные - Верхне-Тобольское (816 млн.м³) и Каратомарское (586 млн.м³). [35,41].

2.1 Гидрогеологическая характеристика района исследований

Подземные воды рассматриваемой территории распространены в соответствии с литолого-структурными особенностями и стратиграфическими подразделениями пород. В общей сложности выделяется пять крупных водоносных горизонтов и комплексов: водоносный горизонт четвертичных аллювиальных отложений, водоносный горизонт олигоценовых песков, водоносный горизонт отложений эоцена, меловой и палеозойский водоносные комплексы.

Водоносный горизонт аллювиальных четвертичных отложений. Приурочен к долинам рек (Аят, Тобол) и имеет большое практическое значение для водоснабжения хозяйственных центров и промышленных предприятий. Водовмещающими являются разнозернистые гравелистые пески с линзами галечников и прослоями песчаных глин. Мощность водоносного горизонта достигает 20м, при 7-8 метровой средней величине. В подошве залегают опоковидные глины. Уровень грунтовых вод устанавливается на глубине 2-5,5м ниже земной поверхности. Удельные расходы скважин достигают 7л/с м. Коэффициент фильтрации гравелистых песков варьирует от 10 до 100м/сут, водоотдача составляет 0,2-0,24. Воды пресные, гидрокарбонатные натриевые, с минерализацией от 0,5 до 1,5г/л.

Водоносные горизонты олигоценовых песков и эоценовых отложений представлены глауконито-кварцевыми песками и песчаниками, которые выше по разрезу сменяются опоками и глинами. Коэффициенты фильтрации песков варьируют в пределах от 0,2 до 15,5 м/сут, глин и опок - от 0,01 до 2 м/сут.

Меловой водоносный комплекс включает подземные воды континентальных и морских отложений трех ярусов: альб-сеноманского, маастрихтского и туронского. Водовмещающими являются слюдистые и глауконито-кварцевые пески, песчаники, опоки, алевролиты и песчаные глины. Подстилается комплекс либо глинисто-щебенистыми отложениями коры выветривания, либо породами палеозойского фундамента. Глубина залегания кровли достигает 100м, общая мощность - 60м.

Минерализация и химический состав подземных вод меняется в широких пределах. Пресные гидрокарбонатные натриевые воды вскрыты в долинах рек, на большей части территории воды солоноватые (3 - 5 г/л), а состав их изменяется на сульфатно - хлоридный и хлоридный натриевый.

Палеозойский водоносный комплекс содержит подземные воды трещинного типа нескольких стратиграфических подразделений, представленных осадочно-эффузивными породами от кембрия до карбона. Открытая трещиноватость в метаморфических породах развита на глубине 20 - 40м, в эффузивно-осадочных -до 40 - 50 м, в известняках - до 100м.

Наибольшей обводненностью отличаются закарстованные известняки: дебиты скважин достигают 27,2 л/с. Меньшей водообильностью характеризуются эффузивно-осадочные отложения: дебиты скважин редко превышают 1,5 л/с, составляя в среднем 0,5 -1 л/с, при понижении уровня воды на 15 - 30 м. Напор комплекса достигает 200 м над кровлей, пьезометрические уровни устанавливаются на глубинах от 2,2 до 62 м. Минерализация подземных вод комплекса подчиняется общей гидрохимической зональности, площадной и вертикальной, возрастая в направлении от речных долин к водоразделам с 3 до 10 г/л; с глубиной от 5 - 6 г/л в кровле до 26 - 66 г/л в погруженных трещинноватых зонах. Преобладающий химический состав - хлоридный натриевый.

В геолого-структурном отношении рассматриваемая территория относится к северной части Тургайского прогиба. В его строении выделены два структурных этажа. Первый этаж сложен метаморфизованными палеозойскими и докембрийскими осадками, эффузивными и интрузивными породами от архея до современного возраста. Образования допалеозоя и палеозоя, смятые в различные складки и осложненные разломами и другими дизъюнктивными нарушениями, образуют жесткий фундамент, перекрытый мощным чехлом рыхлообломочных мезокайнозойских отложений.

Второй структурный этаж сложен глинисто-песчаными породами мезозоя и кайнозоя. Он состоит из нескольких литолого-стратиграфических горизонтов.

Нижнемеловые континентальные отложения представлены слюдистыми лигнитовыми глинами и бокситами, выполняют, преимущественно, депрессии на поверхности скального фундамента. Мощность их достигает 100 метров.

Верхнемеловые морские осадки развиты повсеместно. Это, преимущественно, глины и опоки, переходящие в глауконито-кварцевые пески и песчаники. Мощность пород достигает 70м., коэффициенты фильтрации пород мелового горизонта меняются от 0,06 до 20,0 м/сутки.

Эоценовые морские отложения, мощностью до 60м., представлены глауконито-кварцевыми песками и песчаниками, которые выше по разрезу сменяются опоками и глинами. Коэффициенты фильтрации песков находятся в пределах от 0,2 до 15,5 м/сутки, глин и опок - от 0,01 до 2 м/сутки.

Олигоцен-миоценовые аллювиально-озерные осадки залегают на частично размытой поверхности верхнеэоценовых песчаных глин. В их составе преобладают среднемелкозернистые пески, слюдисто-кварцевые алевриты и глины (чеганская свита). Общая мощность пород достигает 40 метров. Коэффициенты фильтрации пород меняются от сотых долей (глины) до 20 м/сутки (мелкозернистые пески).

Плиоцен четвертичные покровные отложения, четвертичные озерные и аллювиальные осадки и аллювиально-делювиальные образования залегают вблизи дневной поверхности. Первые (мощность до 30м) развиты, преимущественно, на водоразделах и представлены суглинками, супесями, песчаными глинами. Озерные осадки выстилают ложа многочисленных котловин и состоят из иловых глин, супесей, реже песков мощностью от 1 до 5 метров. Аллювиальные четвертичные отложения слагают комплекс террас в речных долинах. Это, преимущественно, гравелистые пески, реже супеси, мощностью до 25 метров. Коэффициенты фильтрации песков лежат в пределах от 10 до 50 м/сутки. [32,34].

2.2 Почвенный и растительный покров

Почвенный покров территорий, прилегающих к промплощадка предприятия, представлен большей частью пойменными слоистыми, пойменными луговыми супесчаными почвами.

Растительность травянисто-кустарниковая. Травянистая растительность представлена растительностью заливных лугов, разнотравьем, кустарниковая - ивой.

Город Житикара расположен на юго-западе Костанайской области в 220 км от областного центра, на границе восточных склонов южного Урала и Тургайской реки Шортанды, принадлежащей бассейну реки Тобол.

Физико-географическое положение определяется его географическими координатами: 52? 12? с.ш.61?14?в.д.

Житикаринский район граничит на северо-востоке с Денисовский районом, на юго-западе с Оренбургской обл., на севере-западе с Челябинской обл., на юго-востоке с Камыстинским районом. На границе восточных склонов Южного Урала (Зауральское плато) и Тургайской Столовой страны, расположен Житикаринский район. Плато почти ровное, местами всхолмленное, слабо наклонено к долине реки Тобол. Плато образовано глинистыми и песчаными уплотненными пластами морских засоленных отложений палеогена, с прослойками мергелита; песчаные с галькой и конгломератами.

Местность равнинная, степная, всхолмленная с абсолютными отметками 250-300 м. Растительность района отличается однообразием, характерным для степных районов с небольшим количеством осадков.

Климат района резкий континентальный с холодной зимой и жарким сухим летом [29]. За год здесь выпадает в среднем 265 мм атмосферных осадков, большая часть которых приходится на июль-октябрь. Среднегодовое количество дней с устойчивым снежным покровом составляет 180. Климат в районе - резко континентальный с холодной продолжительной зимой и жарким летом, с активной ветровой деятельностью, среднемесячная температура января и июля соответственно -14 -28? С и +12 +21? С, самая высокая температура в июле достигает до +42? С, зимой максимальная температура -52? С.

Отмечается пять типов погоды: комфортная, жаркая, холодная, значительного и чрезмерного охлаждение. Период комфортной погоды длится - 62 дня, а продолжительность безморозного периода составляет примерно 110-120 дней. В теплое время года выпадает максимальное количество осадков - 206 мм. В среднем за год выпадает - 265 мм осадков, за холодный период 60 мм осадков в виде снега. Высота снежного покрова равна- 24 см.

В районе основными чертами ветрового режима являются часто повторяющиеся дискомфортные ветра со скоростью 5м/с с активной пылевой деятельностью. В холодный период ветра преобладают юго-западного направления. Максимальная скорость ветра достигает 29м/с. Сильные ветра часты зимой и в начале весны, с активной ветровой деятельностью - метелью, поземкой. В теплое время бывают пыльные бури. Летом ветра преобладают западного и северо-западного, северного направления, со скоростью 6м/с.

Многолетняя суммарная радиация составляет 105,3 ккал/см.

Среднегодовая температура воздуха + 1, 7⁰С, температура самого холодного месяца (январь) опускается до -17,8 ⁰С, самого теплого месяца (июль) поднимается до +27⁰ С.

Для района характерны сильные ветра (среднегодовая скорость ветра равна 4,7 м/с), особенно в зимне-весеннее время (средняя скорость ветра в декабре составляет 5,3 м/с, в марте 5,5 м/с). [36].

В осенне-зимний период года играют существенную роль и ветры северных румбов. В Житикаре за год наблюдаются 25 дней с ветром более 15 м/с и 23,4 дня с пыльной бурей (на июль-август приходится с пыльной бурей более 60%). Указано в таблице 3.

Таблица 3. Роза ветров

Роза ветров, %	Ср. годовая	Летняя
С	13	17
СВ	11	14
В	6	8
ЮВ	4	4
Ю	11	7
ЮЗ	28	15
З	18	18
СЗ	9	17
Штиль	9	8

В таблице 4 на основании полученной справки Казгидромета приведены значения фоновых концентраций.

Таблица 4. Фоновые концентрации для Житикаринского района

Наименования ЗВ	Содержание ,мг/м3
Пыль (взвешенные вещества)	0,26
Диоксид азота	0,04
Диоксид серы	0,029
Оксид углерода	1,0

Гидросеть района представлена рекой Тобол и ее притоками Желкуар и Шортанды. Для хозяйственно- питьевых нужд населения города Житикары используют воду реки Желкуар. Река Желкуар зарегулирована водохранилищем многолетнего регулирования, из которого на нужды города подается водоводом 250л./с воды. В 1964 году на реке Желкуар в 20 км от города было построено водохранилище многолетнего регулирования. Сырая вода подается на ВОС-1 для обеспечения нужд в воде промзоны АО Костанайские минералы и на ВОС-2 для снабжения питьевой водой населения и предприятия города. Мощность ВОС-2 20 тыс. м\ сутки.

Основными притоками реки Желкуар является река Берсуат и река Сынташты. В пределах города протекает река Шортанды, она берет своё начало в 1-ом км к югу от. п. Шевченовка, впадает слева в реку Тобол у села Глебовка, длина реки 72 км, общая протяженность 134,5 км. Площадь водосбора 1200км, падение 99 метров, средний уклон 1,4/00, характеризуется равнинным рельефом. Русло реки Шортанды извилистое и разветленное с обрывистыми берегами до 4 метра, в нижнем течении большей частью низкий. Ширина русла от 40 до 150-200 метров. Ложе реки песчанно- гравистое, на плёсах- заилённая.

Большой частью река летом пересыхает. Преобладают глубины 1-2 метра, с максимальным до 4м. От города Житикары до 1,5м., но может быть и до 3м и более. Зимой на реке толщина льда достигает до 10-120см.

Вода реки зарегулирована 2 водохранилищами. Для рекреации используется верхние Шортандинское и нижнее Шортандинское водохранилище и пруд на балке Кусепсай площадью 240 га.

Вода реки используется для водоснабжение, орошение земель и водопоя скота.

Бассейн реки примыкает к подножиям предгорий' Южного Урала и характеризуется равнинным рельефом: в верхней и нижней его частях встречаются невысокие (до 10-20 м) гряды холмов с мягкими очертаниями [30].

В бессточных западинах с плоским дном иногда располагаются озера.

Местность, прилегающая к долине реки, характеризуется более значительной расчлененностью, главным образом за счет оврагов и балок шириной 5-10 м и глубиной 2 м.

Долина реки имеет ширину от 200 и до 300 км. Пойма луговая, ровная, местами заболоченная и кочковатая, двухсторонняя, за исключением участка нижнего течения, где она располагается то по одну, то по другую сторону от реки.

Русло реки до г. Житикара извилистое и разветвленное с обрывистыми берегами высотой до 1-4 м, преимущественно сложенными суглинками, а местами - песчаными и каменистыми грунтами. Ниже города высота их составляет 4-6 м, но далее они большей частью низкие (1-2 км). Ширина русла колеблется от 40 до 150 м. Ложе реки песчаное.

Средняя высота подъема уровня воды весной 3,6 м.

Основное водоснабжение г.Житикара производится из Желкуарского водохранилища, расположенного в 11 км севернее города. Озер в районе мало, с площадью зеркала более 1 км²- всего 5. Глубина озерных котловин в среднем 0,5 м. [37].

Вода в реках и озерах мало пригодна для питья из-за повышенной минерализации, бактериальной загрязненности.

Джетыгаринское месторождение асбеста приурочено к одноименному ультрабазальтовому массиву, расположенному в зоне сочленения Кусокканского поднятия с Троицкой структурно-формационной зоной [31].

Простирание ультрабазальтового массива субмеридиональное, протяженность около 17 км, при ширине до 6 км.С восточной стороны он граничит с метаморфизическими сланцами Троицкой зоны, с западной гранитоидами Кусокканского поднятия.

Мощность рыхлых отложений колеблется от 5 до 60 м. Обобщенный геолого-литологический разрез представлен (снизу вверх):

1. кора выветривания коренных пород;

2. аральские неогеновые глины;

3. четвертичные алювиально-делювиальные отложения.

Серпентиниты и перидотиты части разреза до глубины 10-15 м выветрены до щебнистого состояния, что благоприятствует инфильтрации атмосферных осадков. Часто ультрабазальтовые породы выходят на поверхность, образуя невысокие сопки и гряды.

Гранитоиды образуют делювиальные высыпки. По метаморфичсским сланцам развита кора выветривания, представляющая собой глины с большим количеством щебенистого материала материнских пород [32].

Мощность почвенного слоя колеблется от 1 до 20 см. Он представлен супесями, реже суглинками с мелкой щебенкой различных пород. Цвет темно-серый с желтоватым оттенком.

Карьер вскрывает перидотиты, серпентиниты и. метаморфические сланцы. Перидотиты слагают западную часть карьера, серпентиниты - центральную, метаморфические сланцы - юго-восточную. Перидотиты и серпентиниты инъецированы дайками диоритовых координатов. Асбест локализуется в серпентинизированных перидотитах и серпентинитах.

Месторождение хризотил-асбеста имеет один горизонт подземных вод, который расположен в верхней трещиноватой зоне ультраосновных пород, мощность его 4-6 м. В зависимости от рельефа местности уровень подземных вод в естественном состоянии залегает на глубине 17-25 м, что соответствует абсолютным отметкам 255-286 м, а средняя глубина уровня воды составляет 28 м.

Пустотность ультраосновных пород очень слабая и зависит от степени их выветрелости и нарушенности. Открытые трещины встречаются редко и приурочены, как правило, к зонам смятия, максимальная трещиноватость достигает глубины 60-68 м, отсюда и мощность обводненной зоны до 80 м.

Водообильность пород низкая , коэффициент фильтрации колеблется от 0,006 до 0,35 м/сутки. По гидравлическим свойствам трещинные воды на месторождении свободные, безнапорные. Питание подземных вод месторождения происходит за счет атмосферных осадков.

Наибольшую роль для подземных вод имеют осадки, выпадающие зимой, которые в процессе питания в большей степени проникают в грунт.

Площадью питания подземных вод месторождения является площадь распространения серпентинитового массива. [38].

3. Житикаринское месторождение. добыча асбеста

Вся таблица Менделеева присутствует в земле г. Житикара. Запасов асбеста считают эксперты хватит на долго. И, несмотря на то, что добыча полезных ископаемых здесь началась еще 100 лет назад, месторождения золота, железа, никеля, кобальта, титана, ниобия, многих других полезных ископаемых, могли бы обеспечить работой населения города и района. Но этого не происходит.

Президент страны не устает заявлять - сырьевым придатком Казахстан никогда не будет. Добыча полезных ископаемых должна стать локомотивом для развития других производств, малого и среднего бизнеса. Недра Казахстана должны поставить на ноги обрабатывающую промышленность, обеспечить внедрение новых технологий.

У Казахстана цель - добиться ежегодного роста ВВП не менее чем на 10%. К этой цифре должны стремится все его регионы. Индустриальная программа развития Костанайщины предполагает ежегодный рост промышленного производства на 8-9%. Данные облстатуправления гласит.

Объем производства промышленной продукции увеличился на 2,7 % за январь-апрель 2004 года в сравнении с таким же периодом прошлого года. Позитивная динамика наблюдается в горнодобывающей и обрабатывающей промышленности обусловлен увеличением добычи песка в 7,2 раза, руды железной на 33,3 %, окатышей на 9, 6 %. Ведь в 8 %, видимо, все же будет достигнут во всем Казахстанском масштабе, но как результат высоких цен на нефть, которая в США уже стоит больше 40 долларов за баррель. В свою очередь, стратегический план развития есть и у Житикары, и главная ставка сделана на развитие горнорудного производства, которое должно обеспечить занятность населения, поднять его благосостояние и возродить город.

Увеличить рост промышленного производства в работе без использования полезных ископаемых невозможно. Многие разведанные месторождения уже давно кому-то принадлежат. Лицензии на их разработку давно выданы. Сама по себе лицензия очень дорогая, позволить купить ее может далеко не каждый, но этого мало- нужно еще и квалифицированные кадры, которые будут строить заводы, проводить геологические изыскания, добывать руду.

Из великого множества месторождений различных элементов таблицы Менделеева в Житикаре сегодня ведется лишь добыча асбеста, золота и нефрита. Правда в последние годы власти не дают покоя инвесторам, желая знать их дальнейшие планы, и это в какой-то мере дает результаты, но не такие, какие необходимы для быстрого развития региона.

По мнению доктора геолого-минералогических наук, генерального директора ТОО «Асбестовое геологоразведочного предприятия» Низами Наджафовича Джафарова: он считает, если раньше инвесторов интересовали исключительно золоторудные месторождения, то сейчас они заинтересовались и другими металлами. Видимо, это считает он связано с ситуацией на мировом рынке. Но из пришедших в Житикару на добычу полезных ископаемых фирм реально что-то делают немногие.

Хризотил-асбест обладает среди асбестов наилучшим текстильными свойствами, которые обусловлены особенностями кристаллов минерала, имеющими трубчатое строение.

В Казахстане среди месторождений хризотил - асбеста в зависимости от морфологии залежей, типов асбестоностности, расположения волокон асбеста по отношению к стенкам жил можно выделить 4 геолого- промышленных типов: баженовский, лабинский, карачаевский и аспагашский.

Геолого-промышленный тип месторождений устанавливается на основании минерального состава руд и их особенностей, определяющих промышленную ценность объекта и морфологию основных рудоносных тел. В зависимости от расположения волокон минерала по отношению к стенкам асбестоносных жил на месторождениях можно выделить асбест, поперечно- волокнистый, продольно- волокнистый и волокно массы. Волокна хризотила тонкие и нежные. В отдельных случаях встречаются тонкие прожилки хризотил- асбеста. При тонком помоле извлекают значительное количество волокна длиной 0,2-0,4 мм. Такой асбест получил название волокно массы.

На известных месторождениях выделяются различные геологические типы асбестоности, которые определяются формой, мощностью, протяженностью, взаимоотношениями и интенсивностью асбестоносных жил.

Типы асбестоносности: простые отороченные жилы, крупная сетка жил, мелкая сетка жил, мелкопрожил. Просечки и единичные жилы.

Джетыгаринское месторождение хризотил-асбеста

- крупнейшее в Казахстане и одно из крупнейших в мире - находится на Южном Урале в Житикаринском районе Костанайской области и расположено в 5 км на юго-восток от районного центра г. Житикары. По экономическому развитию Житикаринский район является аграрно-промышленным. Горнодобывающая промышленность в районе развивается главным образом за счет асбестового месторождения, на базе которого действует горно-обогатительный комбинат - ОАО «Кустанай-асбест».

Систематические геологоразведочные работы на месторождении начались в 1950 году. В 1960-67 гг. всесторонними исследованиями, включавшими разведку месторождения, занимались В.Д.Артемов, Н.С. Черемных и другие.

В 1965 году началась разработка месторождения. В процессе добычных работ выявились трудности в переработке выветряных руд, а также в использовании выветряного асбеста в асбестцементных изделиях. В целях изучения качества волокна выветряного асбеста, пригодности.

Его в асбоцементных изделиях многочисленные исследования проводили ВНИИ «Проектасбест» и «Асбестцемент».

В 1975 году для проведения геологоразведочных работ на асбестовых месторождениях Южного Урала была создана Асбестовая геологоразведочная партия, преобразованная в ТОО «Асбестовое геологоразведочное предприятие». За 25 лет работы на Джетыгаринском месторождении хризотил-асбеста выполнены поисково-оценочные работы на территории массива ультрамадонтов, по результатам которых выявлены 4 новые асбестовые залежи. По результатам георазведки определены перспективы глубоких горизонтов основной залежи, оценены вмещающие породы асбестовых руд как строительный камень.

Результаты исследования проблемы хризотил-асбеста, будучи одной из главных асбестодобывающих стран мира, Казахстан в последние годы в связи с экономическим кризисом снизил добычу хризотил - асбеста в несколько раз. Перспективы единственного разрабатываемого в Казахстане Джетыгаринского месторождения хризотил-асбеста связаны с глубокими горизонта основной залежи. Однако по мере углубления горнотехнические условия эксплуатации усложняются из-за постоянного отставания горноподготовительных работ, практически за весь период отработки, дальнейшее углубление карьера требует больших материальных затрат и делает джетыгаринский асбест менее конкурентоспособным по цене. В связи с этим становятся актуальными вопросы обеспечения дешевым сырьем комбината «Кустанайасбест»- поисков месторождений хризотил-асбеста на перспективных минерагенических площадях Восточно-Казахстанской минерагенической провинции.

В основу методики исследований был положен традиционный для геологов структурно- вещественный подход. В качестве теоретической была принята концепция мобилизма (тектоника плит), которая позволила осветить рассматриваемую проблему и получить ряд научных результатов.

1. Предложена схема размещения фрагментов океанских литосферных плит на территории Казахстана, определена их геотектоническая позиция.

2. Разработана геолого-генетическая модель формирования и сохранения месторождений хризотил - асбеста в земной коре.

3. Минерально-сырьевой потенциал Казахстана на хризотил- асбест составляет 100,3 млн. тонн, в том числе остаточные балансовые запасы 26,7 млн. тонн, или около 27 %.

4. Существующая структура минерально- сырьевого потенциала хризотил-асбеста Казахстана не современна. Все балансовые запасы хризотил - асбеста сосредоточены на месторождении Джетыгара, причем большая часть на значительной глубине, что требует увеличения коэффициента вскрышки при отработке.

В связи с необходимостью изменения структуры минерально-сырьевого потенциала страны пред геологической службой Казахстана стоят следующие задачи по решению проблемы хризотил - асбеста:

a) В целях обеспечения комбината «Кустанайасбест» сырьем необходима реализация ресурсов в ближайших ультрамафитовых массивах.;

b) На отдельных площадях целесообразно поставить небольшие объемы поисковых работ в целях обнаружения легко выявляемых объектов.

Для улучшения конкурентоспособности хризотил - асбеста Джетыгаринского месторождения необходимо в зависимости от состава вмещающих серпентинов изменяется также химический состав асбестового волокна и его качество.

История хризотил - асбеста.

Единственное асбестодобывающее предприятие в республике - комбинат ОАО « Кустанайасбест», сырьевой базой которого служит уникальное Джетыгаринское месторождение. Название месторождение получило от г. Житикара. Слово Житикара в переводе с казахского, означает «Смотри зорче пристальней». Свое второе рождение Житикара получила после решения правительства бывшего СССР по освоению месторождения хризотил-асбеста.

В настоящее время к эксплуатации привлечены 2 залежи: самая крупная (более 80 % запасов месторождения). Основная и небольшая Западная. Строительство комбината « Кустанайасбест» было начато в 1958 году. Одновременно проводились горные работы по проходке внешней центральной въездной траншеи. Первоначально комбинат был запроектирован на производство 600 тыс. тонн товарного асбеста и строился в 3 очереди мощностью по 200 тыс. тонн каждая.

Пробное производство асбеста было начато еще в феврале 1965 года и к октябрю того же года произведено около 30 тыс. тонн хризотил - асбеста.

В 1976 году был разработан и утвержден технический проект по расширению мощности комбината до 910 тыс. тонн товарного асбеста. Однако увеличение производства асбеста происходило на фоне отставания горно-подготовительных работ и это стало основной причиной спада производства в начале 80-х годов, одной из причин снижения производства в последние годы и низкой конкурентоспобности джетыгаринского асбеста на мировом рынке.

Необходимо отметить, что снижение производства хризотил-асбеста произошло в мире повсеместно. Мировое производство асбеста вначале 80-х г., когда асбестовая промышленность достигла своего апогея, составляло около 4,5 млн. тонн. Из них около 2 млн. тонн добывалась в России, 1,3 млн. тонн в Канаде. Казахстан занимал 3 место после России и Канады около 600 тыс. тонн.

Переработка асбестовых руд является сложным процессом, который начинается непосредственно в карьере, где проводится частичное усреднение руд шихтовка, что позволяет снизить уровень колебания содержания, асбеста в добываемой руде. Дело в том, что вещественный состав тип жилкования асбеста, содержание волокна в руде во многом влияют на процесс обогатимости руд.

Впервые 10 лет эксплуатации месторождения отрабатывались 4 верхних эксплуатационных горизонта выветренных и затронутых выветриванием руд. С переходом на отработку невыветренных руд была проведена типизация руд по обогатимости в основу, которой были положены тип асбестоности, вещественный состав руд, содержащие асбеста, длина волокна.

Вся поступающая на фабрику руда опробуется для контроля над содержанием асбеста. Обогатительное оборудование имеет специальное назначение и применяется только в асбестовой промышленности. Обогащение состоит многостадийного дробления в целях вскрытия асбестового волокна. В стадию грохочения осуществляется извлечение вскрытого волокна. Здесь же на механических ситах происходит разделение волокна асбеста и дробленого материала по крупности, отсасывания волокна в деки грохота. В результате переработки асбестовых руд в зависимости от длины волокна вырабатывается хризотил-асбест различных марок, объединенных в 3-6 гр.

На 1 октября 2009 года выработано товарного асбеста 3-6 групп 12,9 млн. тонн. За 1999-2009 год произведено 1,33 млн. тонн асбеста 7 группы.

Производство асбеста достигло максимума 645,2тыс. тонн в 1978 году. После спада производства в 1981 -1985 наблюдался очередной его рост до 500 тыс. тонн в год вплоть до 2006 года. В дальнейшем производстве резкое снижение объемов товарного асбеста, которые за последние 3-4 г. варьировали в пределах 125-150 тыс. тонн в год. Из анализа результата работы обогатительной фабрики видно, что четкое налаживание процессов усреднения руды и ее обогащения позволяет обеспечить более полное извлечение полезных ископаемых выход хризотил - асбеста после обогащения по массе увеличивается по сравнению с поданным на фабрику волокном вследствие попадания в товарный асбест мелкой фракции волокна и пыли. За годы работы обогатительной фабрики средний расход волокна на 1 тонну товарного асбеста составил 0,660 тонн, а расход руды на 1 тонну товарного асбеста составил 0,550 и 12, 9 тонн выработанный товарный асбест дозируется по 50 кг., прессируется на специальных машинах в бикеты размером 200*400&800мм, упаковывается в пропиленовые мешки.

Физико-химические свойства джетыринского асбеста соответствует существующим мировым стандартам. Прочность на разрыв составляет более 300 кг с /мм² плотность 2,4 -2,6 г/см³

Одной из причин снижения производства асбеста, является, то что в последние 10-15 лет во многих странах мира, в том числе в странах СНГ, распространяется информация о его вредном воздействии на человеческий организм.

В 1993 году в Италии на международной антиасбестовой конференции несколько представителей движения «Запретить асбест» фракции «Зеленых» в Европейском парламенте представили черную книгу об асбесте. Были приведены медико-биологические данные, относящие к асбестам амфиболовой группы, статические данные по заболеваниям, которые были спровоцированы асбестом в 1950-1970 годах.

К примеру, европейских государств, в том числе Германия, Франция, Нидерланды приняли законы, запрещающие ввоз и использование асбеста. Эти страны требуют отказаться от асбеста в рамках Европейского Экономического Союза и контролировать продажу асбеста во всем мире. Они предлагают заменить асбест искусственными минеральными волокнами.

Во многих странах мира производителях асбеста - проводились и продолжают производиться многочисленные условия влияние асбеста на организм человека. Исследования ученых медиков показывают, что для паники по поводу губительного влияния асбеста на здоровье людей оснований нет.

Основными асбесто-условленными заболеваниями являются рак и мезотилиома. Однако, к примеру, в городе Асбесте (Россия), где хризотил-асбест добывается с давних времен, уровень смертности от рака ниже, чем средний по России: число смертельных случаев от рака в пересчете на 100 тыс. жителей за 2000-2005 г.г. составило 190, а по России около 200. Такая же ситуация наблюдается и в Казахстане.

В г.Житикара, где уже 35 лет эксплуатируется крупное месторождение хризотил-асбеста, уровень смертности от упомянутых заболеваний такой, же как и в других городах Костанайской области. Исследования показывают, что хризотил-асбест самый безопасный среди минералов асбестовых групп.

Проведенные в2000-2004 г.г. в карьере Джетыгаринского месторождения хризотил-асбеста многочисленные замеры радиоактивности асбеста и асбестосодержащих пород показали незначительную мощность дозы излучения 10-14 мк р/ч. Согласно классификации строительных материалов по мощности экспозиционной дозы гамма-излучения хризотил-асбест относится к первому классу материалов т.е возможны все виды по использованию без ограничения.

В 1986 году Международная организация труда приняла Конвенцию № 162 и рекомендации «Об охране по руде при использовании асбеста», которые одобрены многими странами мира. Асбест в связанном виде по заключению медиков безвреден.

Хризотил-асбест применяется в производстве более чем 3000 наименований асбестоцементных изделиях и асбестотехнических, теплоизоляционных материалов. Необходимо отметить, что даже в тех странах, где имеется запрет на асбест, отказаться от него совсем не удается.

В настоящее время идет много споров вокруг заменителей асбеста, безопасность которых для здоровья человека пока не доказана в отличие от асбеста. НА изучение безопасности искусственных заменителей асбеста необходимы 10-летия, уже полученные первые данные свидетельствуют далеко не в их пользу. Для более тесной координации действий по защите рынка совета в СНГ создана Асбестовая ассоциация всех асбестовых и асбестоцементных предприятий.

Комбинат ОАО « Кустанайасбест» - единственный производитель хризотил - асбеста в Казахстане в феврале 1998 года подписал экологическую партию Международной асбестовой ассоциации. Понятие «контролируемое использование хризотил-асбеста» включает довольно широкий аспект вопросов по созданию не только безопасных условий производства и транспортировки, но и безвредных материалов, изделий, изготовленных с применением «хризотил-асбеста».

Геологические условия размещения Джетыгаринского месторождения хризотил-асбеста позволяют вести его эксплуатацию открытым способом- карьером. Вскрытие месторождения осуществляется 2-мя железнодорожными съездами: центральный, с выходом на станцию Карьерная и Южный, с выходом на станцию Предотвальная.

Сравнительный анализ химических составов хризотил-асбестовых жил и вмещающих пород свидетельствует о том, что содержание оксидов хрома и никеля в асбестовых жилах уменьшается на порядок, оксидов железа и глиноземов в 2-3 раза относительно вмещающих серпентинитов. Из микроэлементов, кроме хрома и никеля в асбестовых жилах также в 2 раза относительно серпентинитов уменьшаются содержания ванадия и кобальта. Вещественный состав хризотил- асбестовых жил меняется в зависимости от состава вмещающих пород радиационного качества, который составляется на основании исследования лабораторных проб, отобранных на складе готовой продукции. Результаты анализов показывают, что товарный асбест 3-6 групп Джетыгаринского месторождения, не содержащий амфиболовые минералы, по суммарной удельной активности естественных радионуклидов (ЕРН) равной 28-33 Бк/кг, относится к первому классу применения. Граничное значение первого класса материалов установлено 370 Бк/кг по суммарной удельной активности.

Акционерное общество «Костанайские минералы» являются единственным в Республике Казахстан предприятием по добыче руд хризотил - асбеста.

В состав комбината входят следующие основные подразделения:

- горнотранспортное предприятие;

- предприятие железнодорожного транспорта (ПЖДТ);

- цех сервисного обслуживания; I обогатительный комплекс;

- ремонтно-механический завод;

- цех энергохозяйства отдел материально-технического снабжения;

- цех соцкультбыта (санаторий-профилакторий, цех общественного питания.

Сырьевая база АО «Костанайские минералы» - Джетыгаринское месторождение хризотил-асбеста. Химический чистый минерал хризотил асбест (3 MgO 2Si0₂, 2Н₂О) содержит, %: MgO - 43,3; Si0₂ - 43,8; Н₂О - 19,9.

Номенклатура выпускаемой продукции представлена 10-ю марками:

А-3-60,А-3-50, А-4-30, А-4-20,А-4-10, А-5-65,А-5-50,А-6-45,А-6-40, А-6-30.

Обогатительный комплекс и рудник комбината удалены на 3 км К юго-востоку от жилого массива г.Житикара.

Ремонтно-механический завод примыкает к восточной окраине города.

Санаторий-профилакторий комбината расположен на берегу реки Шортанды на расстоянии 2-х км от Западного борта карьера. Джелкуарское водохранилище (источник водоснабжения города) находятся на расстоянии 17 и 11 км соответственно к северу от города и выходят за пределы влияния объектов производства комбината.

Разработка Джетыгаринского месторождения хризотил асбеста ведется открытым способом по залежи «Основная», представленная крутопадающим рудным телом с горизонтальной мощностью от 90-100 м на севере, до 500 м на юге.

Начало эксплуатации карьера - 1965г.

Вскрытие месторождения - отдельными внешними траншеями:

Центральная с примыканием ж.д. станции Карьерная;

Южной с примыканием ж.д. станции Предотвальная.

Проектная длина карьера 3900м, ширина-1500м, глубина-550м.

Параметры карьера на 31.12.2006 Г.: длина - 3900 м, ширина - 1400м, глубина - 250 м.

Разработка месторождения ведется уступами высотой 15м. Угол откоса рабочего уступа 650.

Система разработки транспортная.

Вскрышные породы верхних горизонтов (до глубин 125 м от поверхности) вывозятся на экскаваторные отвалы железнодорожным транспортом с применением тяговых агрегатов ПЭ-2М и думпкаров ВС-105. С нижних горизонтов руда и часть вскрыши доставляется автотранспортом (БелАЗ-7549, БелАЗ-7519) на внутрикарьерные перегрузочные склады для последующего вывоза железнодорожным транспортом.

На перегрузочных складах работают экскаваторы ЭКГ -8 и ЭКГ -10.

Минимальная ширина рабочих площадок при работе на железнодорожном транспорте - 45 м, а автотранспорте - 35 м.

Добыча горной массы производится с помощью буровзрывных работ.

На бурении скважин используются станки СБШ-25-МН. На погрузке горной массы - экскаваторы ЭКГ-8И, ЭКГ-I0 и ЭКГ-6,3УС.

По согласованию с Костанайским областным комитетом по охране природы с 01.0 1.1990г. АО «Костанайские минералы» осуществляет совместное складирование отходов обогащения и вскрышных пород. Это позволило снизить унос пыли с нерабочих поверхностей отвала и исключило необходимость дополнительного земельного отвода в количестве 200 га.

Технологическими схемами обогатительного комплекса АО «Костанайские минералы» предусмотрено получение из отходов обогащения щебня фракции 3-10 мм, посыпки крупнозернистой для мягкой кровли ПК-1,25 и смеси песчано-щебеночной, используемых для балластировки железнодорожных путей.

Средний годовой уровень использования технологических отходов в 2006г. - 7-10%.

Из скальных пород Джетыгаринского карьера в 2006 году произведено 103,2 тыс.т в год щебня фракции 20-40 мм.

Карьер работает в непрерывном суточном режиме. Проектная (максимальная) производительность предприятия по хризотил-асбесту 3-6 групп - 0,4038 млн.т/год, по переработке руды - 7,0 млн.т/год (Уралгипроруда», 1986 г.) по лицензии (от 7.09.1995г.) - 11 млн.т/год.

Фактическая производительность карьера в 1994 г. - 2,8 млн.т, в 1997г.-3,032 млн.т, в 1998 г. - 2,46 млн.т, в 1999 г. - 2,03 млн.т, в 2000 г.- 3,029 млн.т, в 2001г.- 3,302 млн.т. в 2002 г. - 3,231 млн.т, в 2003 г. - 4,071 млн.т, в 2004 г. - 3,543 млн.т, в 2005 г. - 3,811 млн.т, в 2008 г. -3,680 млн.т.

Водным объектом, принимающим карьерные воды, является накопитель, находящийся на балансе АО «Костанайские минералы», расположенный в 700 м от западного борта карьера и 800 м от р. Шортанды.

Накопитель эксплуатируется 30 лет и представляет каскад сообщающихся между собой 3-х секций, сооруженных в балке при помощи насыпных земляных плотин.

Площадь накопителя 79,44 тыс.м² , средняя глубина 2,5 м, емкость 198,6 тыс.м³. Объем откачиваемых карьерных вод за последние два года увеличился до 1138 тыс.м.³/год

Ложе накопителя сложено выветренными до глинисто-щебенистого, щебенисто-валунного состояния серпентинитами и перидотитами, с относительно высокими фильтрационными свойствами.

Это способствует инфильтрации рудничных вод в зону открытой трещиноватости с последующим их подземным стоком частично вновь в карьер, частично в русло реки, часть воды (8%) испаряется (92 % -инфильтрация из накопителя). Осушение карьера производится поверхностным водоотливом из водосборника, расположенного в дренажной траншее на дне карьера, из которого откачка воды осуществляется полу стационарной установкой с двумя насосами НЦС-З00 производительностью 300м³ /час.

Сброс дренажных карьерных вод от наносной установки осуществляется по напорному трубопроводу диаметром 270 мм в накопитель- испаритель.

Бурение взрывных скважин осуществляется с промывкой их водой, поэтому пылевыделение при бурении полностью отсутствует. При взрывании горной массы, ее экскавации, транспортировке, формировании перегрузочно-усреднительных складов, перегрузки руды в ж/д составы, отсыпки породного отвала происходит выделение асбестосодержащей пыли в атмосферу.

Пылевыделение происходит также с открытых поверхностей уступов карьера и отвала, с поверхностей перегрузочных складов. При движении автотранспорта и взрывании горной массы происходит выделение газообразных веществ.

В 1965 году на базе Джетыгаринского месторождения хризотил-асбеста построена и пущена в эксплуатацию 1 очередь обогатительной фабрики комбината «Кустанай асбест», в 1975 году выведена II очередь с проектной мощностью 200 тыс.т хризотил-асбеста в год. С 2004 года комбинат переименован в АО «Костанайские минералы».