Ученые УрО РАН выяснили, как снизить загрязнение рек водами из закрытых шахт

Свердловская область часто попадает в антирейтинги из-за высокого загрязнения водных объектов. В причинах попытались разобраться сотрудники Института горного дела УрО РАН. По их мнению, главным источником загрязнений остаются закрытые и затопленные медно-колчеданные рудники, откуда в уральские реки продолжают поступать кислые шахтные воды.

Это явление выглядит весьма живописно, даже футуристично: берега водоема приобретают ядовито-рыжий оттенок, а вода становится мутно-бирюзовой. Но с точки зрения экологии эти процессы можно назвать катастрофой, самым печальным наследием горнодобывающей деятельности: они влекут гибель всего живого как в самом водоеме, так и на его берегах.

- Во время добычи породы нарушается целостность горного массива, происходит сернокислотное выветривание сульфидных минералов, а при взаимодействии с водой и воздухом это приводит к образованию кислых шахтных дренажей, - поясняет заведующий лабораторией геоинформационных и цифровых технологий в недропользовании кандидат геолого-минералогических наук Петр Рыбников. - Высокая кислотность шахтных вод способствует дальнейшему растворению минералов и выделению из них тяжелых металлов. Выход таких вод на поверхность может длиться столетиями и приводит к экологической катастрофе.

Однако исследователи заметили, что экологическая обстановка на разных объектах отличается. В своей работе они сравнили два месторождения медных руд. Дегтярское близ Ревды отрабатывалось с 1914-го по 1995 год, эксплуатация проводилась комплексно, как открытым, так и подземным способами до глубины 610 метров. Левихинский рудник, расположенный недалеко от Кировграда, также разрабатывался открытым и подземным способами до глубины 615 метров. Активная работа там шла с 1927-го по 2003 год.

Очистить кислые шахтные воды - задача сложная: большие объемы, до шести тысяч кубометров в сутки, необходимо нейтрализовать щелочными реагентами. Экономически наиболее выгодно комбинировать использование реагентов для снижения кислотности и создавать искусственные водоемы для отстаивания в них шахтных вод перед сбросом в водохранилища, которые, заметим, питают крупнейшие города. Системы очистки кислых шахтных вод на Дегтярском и Левихинском рудниках схожи, а вот показатели содержания загрязняющих веществ при сбросе воды в водохранилища оказались разными. В чем тут дело?

- Для оценки эффективности очистки мы взяли одинаковый период времени - десять лет после остановки водоотлива, - поясняет Петр Рыбников. - Очистка кислых шахтных вод на каждом руднике проходит в два этапа: нейтрализация известковым молоком и длительное отстаивание воды в прудах-осветлителях. При этом эффективность очистки на Дегтярском руднике достигает 99 процентов. На Левихинском же качество воды, сбрасываемой в гидросеть, не достигает нормативных показателей: превышение содержания марганца, меди, цинка, алюминия и других вредных веществ значительное - от 59 процентов для марганца до 93 процентов для железа и меди.

Исследователи акцентируют внимание на том, что для отстаивания воды используются пруды, построенные в 1950-х годах, работающие без очистки десятки лет.

- Степень заполнения прудов шламом нейтрализации составляет 74 процента на Дегтярском и 93 процента на Левихинском руднике. В итоге на первом свободный объем для отстаивания в 10 раз больше, к тому же время отстаивания воды там больше в 2,25 раза. В итоге по суммарному показателю загрязнения степень очистки на Дегтярском руднике в 300 раз выше, чем на Левихинском, причем в зоне разгрузки кислых шахтных вод этот показатель отличается только в два раза.

Оценив эти данные, можно понять, как спасти Левиху и другие территории, которые отравляют закрытые шахты. Ученые разработали комплексный план, направленный на улучшение экологической ситуации. Во-первых, нужно вывести из эксплуатации действующий пруд-осветлитель, во-вторых, использовать активные (аэраторы, радиальные отстойники) и пассивные (каскад прудов ниже сброса нейтрализованных сточных вод) системы очистки. Трехступенчатая очистка (включающая все эти сооружения) позволит снизить загрязнение поверхностных вод до нормативных показателей.

- Комплексное решение, включающее реконструкцию станции нейтрализации, строительство каскадов прудов, создание аэротенков, рекультивацию отвала, очистку пруда от шлама, по предварительным расчетам, обойдется примерно в три миллиарда рублей. Только на эксплуатацию станции нейтрализации необходимо тратить 65 миллионов рублей в год, - уточнил стоимость работ Рыбников.

Однако решение экологической проблемы уперлось в юридическую: дело в том, что Левихинское месторождение - бесхозный объект. Действующего недропользователя нет, та компания, что работала последней, обанкротилась, поэтому нести ответственность за рекультивацию некому. При этом Левихинское месторождение отработано неполностью, в недрах остались запасы медно-колчеданных руд, находящиеся на государственном балансе. Сейчас в стране создается реестр объектов накопленного экологического вреда, которые будут рекультивированы за счет федерального бюджета. Но из-за несписанных запасов внести территорию Левихинского рудника в этот реестр невозможно.

А как у соседей?

В Пермском крае - аналогичная проблема, но еще большего масштаба. На протяжении последних 20 лет ученые пытаются проводить там различные мероприятия по снижению влияния кислых шахтных вод Кизеловского угольного бассейна (КУБа) на гидросферу, но финансирование на рекультивацию и строительство очистных сооружений не выделяется. На территории КУБа сформировалось 16 изливов, по которым кислые шахтные воды попадают в бассейн реки Камы. Серьезно загрязнены реки Усьва, Косьва, Кизел, Вильва. Они активно используются в туристических целях для сплава и походов, вблизи этих рек расположены горнолыжные трассы. Проблема КУБа стоит настолько остро, что уже проводилось несколько совещаний в Государственной думе РФ, но пока решение не найдено.