ПРОБЛЕМЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ПРИРОДНЫХ ...

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

ВСЕРОССИЙСКИЙ ИНСТИТУТ НАУЧНОЙ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

(ВИНИТИ)

ПРОБЛЕМЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

И ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ

Обзорная информация

Вып у с к № 8

Издается с 1972 г. Москва 2018 Выходит 12 раз в год ________________________________________________________________________________

РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ

Главный редактор – академик РАН Ю. М. Арский

Члены редколлегии :

И. Н. Борисенко, Е. В. Карцева, к. х. н. Л. М. Королёва, д. ф.-м. н. В. Ф. Крапивин, к. т. н. Г. Ю. Остаева, к. т. н. И. И. Потапов (зам.главного редактора),

И. А. Щетинина (ученый секретарь), к. т. н. А. Г. Юдин

Наш адрес: 125190, Россия, г. Москва, ул. Усиевича, 20 Всероссийский институт научной и технической информации

Отдел научной информации по глобальным проблемам Телефон 8(499) 152–55–00; Факс 8(499) 943–00–60

E-mail: [email protected]

© ВИНИТИ, 2018

2

THE RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCES

THE ALL-RUSSIAN RESEARCH INSTITUTE FOR SCIENTIFIC AND TECHNICAL INFORMATION

(V I N I T I )

PROBLEMS OF ENVIRONMENT

AND NATURAL RESOURCES

Review information

№ 8

Founded in 1972 Moscow 2018 A Monthly Journal _______________________________________________________________________________

CHIEF EDITORIAL BOARD

Editor-in-Chief Arskij Yu. M., Academician of the Russian Academy of Sciences

Editoral Board Members:

Borisenko I. N., Kartseva E. V., Koroleva L. M., Krapivin V. F., Ostaeva G. Y., Potapov I. I., Schetinina I. A., Yudin A. G.

Editorial office: 125190, Russia, Moscow, Usiyevich st., 20 The All-Russian Research Institute for Scientific and Technical Information

Department of Scientific Information on Global Problems Telephone: 499-152-55-00

[email protected]

© VINITI, 2018

3

ТЕРМИНОЛОГИЯ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

УДК 502/504:001

ГЛОССАРИЙ ТЕРМИНОВ ПО ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

К.т.н. И. И. Потапов, И. А. Щетинина, к.т.н. А. Г. Юдин (Всероссийский институт научной и технической информации ВИНИТИ РАН,

[email protected])

В данном обзоре на основе изучения научно-технической литературы под-готовлен и представлен удобный для пользования перечень официальных аббре-виатур и сокращений, употребляемых в научно-технических и бюрократиче-ских текстах по проблемам охраны окружающей среды и экологии.

1. Введение

Всероссийский институт научной и технической информации Российской ака-демии наук это крупнейший информационный центр, обеспечивающий с 1952 года российское и мировое сообщество научно-технической информацией по проблемам точных, естественных и технических наук. В первую очередь по при-оритетным направлениям развития сферы науки и техники, реализуемым госу-дарственными научными центрами России и иными организациями в рамках фе-деральных, региональных и международных проектов и программ.

ВИНИТИ РАН определен как национальный информационный центр, коорди-нирующий в масштабах Российской Федерации межгосударственный обмен на-учно-технической информацией. ВИНИТИ РАН активно и плодотворно сотруд-ничает с зарубежными странами и международными информационными систе-мами в области научно-технической информации.

Основными направлениями научной деятельности являются: - создание современных информационно-поисковых и информационно-

аналитических систем; - создание современных баз и банков данных; - лингвистическое обеспечение информационных систем; - методология системного анализа и теория систем; - взаимодействие с научными и научно-техническими библиотеками. Одним из видов деятельности научных подразделений ВИНИТИ РАН является

разработка справочных методических материалов по различным отраслям науки и техники, словников, глоссариев, тезаурусов и др.

По мнению широкого круга ученых и специалистов, только с помощью эколо-гии можно указать человечеству путь к обществу устойчивого развития, в кото-ром природопользование рационально, ресурсы не истощаются, окружающая природная среда не загрязняется и процветание нынешнего поколения не лишает потомков возможности нормальной жизни.

Именно в экологии намечаются вполне реальные точки соприкосновения меж-ду фундаментальными и прикладными научными областями, между теоретиче-скими разработками и практическим их применением.

4

Экология, будучи комплексной наукой, изучающей организацию жизни на планете и условия ее существования, в своем научной языке широко использует термины из географических, биологических и других дисциплин. В то же время некоторые понятия экологии стали уже общеупотребительными, поэтому необ-ходима их унификация.

Охрана окружающей среды: предотвращение, ограничение и уменьшение не-гативного воздействия последствий стихийных и экологических бедствий, ава-рий, катастроф, хозяйственной и производственной деятельности на человека и окружающую среду путем проведение комплекса правовых, природоохранитель-ных, экологических, социальных, организационных и инженерно-технических мероприятий.

При этом в понятие окружающей среды включаются: объекты естественной (живой) среды – флора и фауна; неживой среды – морские и пресноводные бас-сейны (гидросфера); воздушный бассейн (атмосфера), почва (литосфера), косми-ческое пространство; объекты искусственной среды, созданные человеком.

В данном обзоре на основе изучения научно-технической литературы подго-товлен и представлен удобный для пользования перечень официальных аббревиа-тур и сокращений, употребляемых в научно-технических и бюрократических текстах по проблемам охраны окружающей среды и экологии.

Глоссарий содержит экологические термины, аббревиатуры и сокращения, од-нозначно определяющие явления, процессы, методы исследования и мониторинга окружающей среды, наиболее часто употребляемые в различных работах ученых и специалистов в этой области. Указаны также полные и сокращенные названия различных общественных и государственных организаций экологической на-правленности.

Предлагаемый глоссарий может быть использован: - для унификации и стандартизации терминологии в области охраны окру-

жающей среды и экологии; - при разработке и эксплуатации автоматизированных информационно-

поисковых систем по экологии и проблемам охраны окружающей среды; - при координатном индексировании документов (составление поисковых об-

разов), при генерации баз данных и предметных указателей; - для поиска сведений в базах данных и предметных указателях. Этот справочный материал значительно облегчит дальнейшую работу специа-

листов природоохранной тематики, а также работников государственных и обще-ственных экологических организаций.

2. Термины в различных областях охраны окружающей среды

2. 1. Термины в области ресурсов

DMC (Domestic Material Consumption) - потребление материалов в стране представляет собой (внутреннюю добычу + импорт – экспорт), и это оценка мате-риалов, используемых в экономике, и она рассчитывается с помощью вычета экспорта из DMI.

DMI (Direct Material Input) - прямое потребление материала представляет со-бой (внутреннюю добычу + импорт), и это оценка общего количества материалов, которые доступны для использования в экономике.

5

GDP (Gross Domestic Product) - Валовой внутренний продукт (ВВП) – неотъ-емлемая часть Отчета об исполнении государственного бюджета Соединенного Королевства, которая дает оценку общей экономической активности в стране

GVA (Gross Value Added) Валовая добавленная стоимость – ключевой ком-понент ВВП

CVM (chained volume measures) - цепной индекс объема производства, кото-рый обновляется каждый год, и на практике это серия индексов, которые должны быть представлены в реальном выражении и оцениваются как в нынешних ценах, так и в иенах предыдущего года (PYP). Темпы роста серий в последовательные годы в тех же ценах (например, 2006 г. оценивается в нынешних ценах, а 2007 г. в ценах PYP) связаны вместе в виде цепи из коротких серий (известной как цепная связь), давая полные временные серии в реальном выражении. CVM лучше реа-гирует на основные структурные изменения в экономике, и с учетом факта, что промышленность и смеси продуктов в экономике изменяются быстрее в настоя-щее время, чем в прошлом, они дают более точную картину изменений в эконо-мике, чем постоянные ценовые серии, которые пересчитываются раз в пять лет.

RMC (Raw Material Consumption) - потребление сырьевых материалов пред-ставляет собой внутреннюю добычу и включает импорт, выраженный или преоб-разованный в эквиваленты сырьевых материалов.

RME (Raw Material Equivalent) - эквиваленты сырьевых материалов – экви-валенты внутренней добычи от остального мира для производства соответствую-щих товаров.

2. 2. Термины в области отходов

2. 2. 1. Общие термины в области отходов

BMW (Biodegradable Municipal Waste)- биоразлагаемые муниципальные от-ходы – фракция муниципальных отходов, которая будет разлагаться на полигоне, вызывая рост газообразных выбросов с полигона, главным образом метана. Они включают, среди прочих материалов, пищевые отходы, зеленые отходы, бумагу и картон.

CH4 (methane) – метан. Это бесцветный газ, без запаха, широко распростра-ненный в природе.

C&I (Commercial and Industrial waste) – отходы оптово-розничного и про-мышленного сектора. Это главным образом отходы промышленности и сферы услуг.

Для данного краткого обзора C&I отходы включают следующие коды NACE: C10 – C12 – (Производство пищевых продуктов, напитков и табачных изде-

лий) С13 – С15 – (Производство текстильных изделий, швейных изделий, кожаной

продукции и сопутствующих изделий) С16 – (Производство древесины и продукции из древесины и коры, за исключе-

нием мебели, производство изделий из соломы и плетеных изделий) С17 – С18 – (Производство бумаги и бумажной продукции, печатных средств

массовой информации и размножение или документирование) С19 – (производство кокса и продуктов переработки нефти) С20 – С22 – (Производство химической продукции, лекарственных средств,

продукции из резины и пластмасс) С23 – (Производство продукции из других нерудных материалов)

6

С24 – С25 – (Производство недрагоценных металлов и металлических изде-лий, за исключением машин и оборудования)

С26 – С30 – (Производство компьютеров, электронной и оптической продук-ции, электротехнического оборудования, автотранспортных средств и другого транспортного оборудования)

С31 – С33 – (Производство мебели, ювелирных изделий, музыкальных инстру-ментов, игрушек, ремонт и монтаж машин и оборудования)

D – (Поставки электроэнергии, газа, пара и кондиционированного воздуха) Е36 – Е37 – Е39 – (Водосбор, очистка и водоснабжение, канализация, рекуль-

тивация и другие услуги по обращению с отходами) G-U-X-G4677 – (Услуги, за исключением оптовой торговли отходами и ло-

мом) C&D (Construction and Demolition waste) – отходы строительства и сноса –

поток отходов, которые образуются главным образом на территории строительст-ва. Некоторые примеры отходов C&D включают, но не ограничиваются, бетон, арматуру, древесину, обшивку, линолеум и ковровое покрытие.

Для данного краткого обзора строительство подпадает под код F NACE EfW (Energy from Waste) – энергия из отходов. Процесс получения энергии в

форме электрической или тепловой энергии при сжигании материалов отходов EU-27 – государства-члены Европейского Союза по состоянию на 2012 г. EWC (European Waste Catalogue) – (Европейский каталог отходов) – иерар-

хический перечень описаний отходов, установленный Европейской Комиссией. Он используется промышленностью для регистрации своей деятельности по об-ращению с отходами

Fly-tipping – несанкционированная свалка относится к нелегальному захоро-нению отходов вместо использования санкционированного метода

GWh (Gigawatt-hours) – гигаватт-часы – единица электрической энергии, равная одному млрд. (109) ватт-часов, а ватт-час – единица энергии, эквивалент-ной одному ватту (1 Вт) электроэнергии, которая тратится в течение одного часа

Incineration - сжигание – технология обращения с отходами, которая связана со сжиганием органических материалов и веществ. Сжигание и другие высоко-температурные системы переработки отходов описываются как “термическое обезвреживание”. При сжигании материалы отходов превращаются в нелетучую золу от сжигания, дымовые газы, твердые частицы и тепло, которое, в свою оче-редь, можно использовать для производства электрической энергии.

КВТ (Keep Britain Tidy) -Быть опрятной Британии – кампания в Британии, проводимая экологической благотворительной организацией Keep Britain Tidy1

LEQSE (Local Environmental Quality Survey of England) – обследование ка-чества местной окружающей среды в Англии – форма научно и статистически обоснованного отчета о чистоте нашей страны2

MBT (Mechanical Biological Treatment) – механическо-биологическая обра-ботка. МВТ включает ряд различных процессов, относящихся к биологической

1 Независимая экологическая благотворительная организация, зарегистрированная в Англии и Уэльсе, основанная в 1960 г. Цели кампании заключаются в уменьшении количества му-сора, поддержании порядка на общественных территориях и предотвращении образования отходов. Инициатором создания этой организации была британская актриса Элизабет Бруннер. 2 Это обследование с 2001 г. проводит благотворительная организация Keep Britain Tidy.

7

MBT (Mechanical Biological Treatment) – механическо-биологическая обра-ботка. МВТ включает ряд различных процессов, относящихся к биологической обработке отходов. Это сочетание биологических и физических процессов, кото-рые могут осуществляться несколькими различными способами

MRF (Materials Recovery Facility) – установка для утилизации материалов . Вид деятельности, при которой проводится переработка материалов, подвергае-мых рециклингу, и их разделение и продажа. Этот процесс включает разделение материалов, подвергаемых рециклингу (вручную или механически) в соответст-вии с типом, и пакетирование или иной вариант подготовки разделенных мате-риалов для продажи. Эксплуатационные расходы и прибыль для MRF учитыва-ются как отдельное направление деятельности

MSW (Municipal Solid Waste) – Муниципальные твердые отходы. Это “обыч-ный” поток отходов из не промышленных источников, таких как жилые комплек-сы, рестораны, центры розничной торговли и административные здания. Обыч-ные MSW включают бумагу, выброшенные продукты питания и другие выбро-шенные вещи. Зеленые отходы относятся к этой категории, и они включают садо-вые обрезки, листья, деревья и т.д.

NACE (General Industrial Classification of Economic Activities) - общая про-мышленная классификация видов экономической деятельности:

http://ec.europa.eu/competition/mergers/cases/index/nace_all.html WEEE (Waste Electrical and Electronic Equipment) - отходы электротехниче-

ского и электронного оборудования. Рециклинг WEEE представляет собой осо-бую часть отрасли обращения с отходами и их рециклинга. Регламенты об отхо-дах электротехнического и электронного оборудования от 2013 г. стали законом в Соединенном Королевстве с 1 января 2014 г.

WRAP (Waste and Resources Action Programme) - Программа действий в об-ласти отходов и ресурсов. Это созданная в Соединенном Королевстве некоммер-ческая организация, оказывающая содействие рециклингу.

2. 2. 2. Пищевые отходы

Avoidable waste - предотвращаемые отходы: продукты питания и напитки, ко-торые выбрасываются нетронутыми или открытыми/которые начали есть, но не закончили (например, целые яблоки, йогурт, половина ломтика хлеба, неисполь-зованные ломтики бекона и т.д.) или продукты питания и напитки, которые мы приготовили или подали к столу в слишком большом количестве

IVC (In Vessel Composting) – компостирование в закрытых реакторах. Оно может использоваться для переработки смеси пищевых и садовых отходов. Та-кие системы обеспечивают проведение компостирования в герметизированной среде, с точным регулированием и контролем температуры. Существует много различных систем, но их можно разделить на шесть типов: контейнеры, бунке-ры, камеры с перемешиванием, туннели, вращающиеся барабаны и герметич-ные помещения

OAW (Open Air Windrow) – компостирование в валках на открытом воздухе. Это метод компостирования, используемый для переработки садовых отходов, таких как скошенная трава, обрезка и листья, которая проводится либо на откры-том воздухе, либо на большой покрытой территории, когда компостируемые ма-териалы могут разлагаться в присутствии кислорода воздуха.

8

Possibly Avoidable waste - возможно предотвращаемые отходы: продукты пи-тания, которые некоторые, но не все люди могут есть (например, корочки хлеба) или которые могут быть съедены, когда они приготовлены одним, но не иным способом (например, картофель в мундире)

Unavoidable waste - неизбежные отходы: это компоненты продуктов питания, которые в обычных условиях являются несъедобными, такие как кости, сердце-вина, кожура, яичная скорлупа, банановая кожура и чайные пакеты.

2. 2. 3. Городские отходы

Anaerobic Digestion (AD) – анаэробное сбраживание – процесс разложения отходов бактериями в окружающей среде, который происходит в отсутствии ки-слорода, и, таким образом, обычно проводится в закрытом сосуде. В процессе образуется биогаз, который имеет свойства, близкие к свойствам природного газа, и, поэтому, может использоваться в качестве источника топлива.

Arisings – отходы промышленного производства – в данном документе этот термин относится к образованию отходов, т.е. проще говоря, это отходы произ-водства.

Biodegradable and Biodegradable Municipal Waste (BMW) – биоразлагае-мые и биоразлагаемые муниципальные отходы – Полигонная директива опре-деляет биоразлагаемые отходы как “отходы, которые могут подвергаться ана-эробному или аэробному разложению, такие как пищевые и садовые отходы, а также бумага и картон”.

Bulky waste – крупногабаритные отходы – Крупногабаритные отходы это: Любой компонент отходов, вес которого превышает 25 кг; Любой компонент отходов, который не содержится или не может содержаться в: (а) контейнере для бытовых отходов, предусмотренном в соответствии с Раз-

делом 46 Закона об охране окружающей среды от 1990 г.; (b) при отсутствии такого контейнера в цилиндрическом контейнере с диамет-

ром 750 мм и длиной 1 м. Carbon – углерод -относится к эквивалентному диоксиду углерода. Clean City Awards Scheme (CCAS) – Схема присуждения наград за чистый

город - Программа присуждения наград Лондонским Сити для содействия ответ-ственному управлению отходами, т.е. соблюдения законодательства об отходах, а также содействия наиболее устойчивой практике управления отходами, т.е. пре-дотвращение образования отходов, повторное использование, рециклинг и ком-постирование.

Climate change – изменение климата - термин изменение климата обычно используется для обозначения глобального потепления, но он также включает природные изменения климата Земли. Изменение климата относится к образова-нию техногенных газов в атмосферном воздухе, которые аккумулируют тепло, излучаемое солнцем, вызывая изменения погодных условий в масштабе всей пла-неты. Воздействия включают изменения режима распределения осадков, повы-шение уровня моря, потенциальную засуху, потери среды обитания и тепловой стресс.

Clinical waste – медицинские отходы - отходы, образующиеся в системе здравоохранения или сходной деятельности, которые вызывают риск инфекции,

9

или отходы, которые могут оказаться опасными, как определено в Регламентах о контролируемых отходах3.

Commercial and Industrial waste (C&I) – отходы оптово-розничной торгов-ли и промышленности - контролируемые отходы, образующиеся в предприни-мательском секторе. Это отходы, которые образуются в результате деятельности оптово-розничной торговли, предприятий общественного питания, магазинов и учреждений. Промышленные отходы – отходы образующиеся на заводах и в про-мышленных установках.

Commingled materials – смешанные материалы - схема смешанного сбора является схемой, когда больше чем один тип рециклируемых материалов домо-владелец размещает в одном и том же контейнере для сбора. Для того чтобы смешанные материалы сортировались на типы для переработки, необходимо что-бы они проходили через специальную установку, на которой можно проводить сортировку/разделение этих материалов. Она известна под названием Установка для утилизации материалов (MRF).

Composting – компостирование - аэробный (в присутствии кислорода) био-логический процесс, при котором органические отходы, такие как садовые и ку-хонные отходы, превращаются в стабильный материал, который можно приме-нять на земле для улучшения структуры почвы и обогащения почвы питательны-ми веществами.

Considerate Contractors Scheme - схема внимательных подрядчиков - схема внимательных подрядчиков (CCS) была инициирована Лондонским Сити в 1987 г. с целью содействия тому, чтобы подрядчики в области жилого и граждан-ского строительства, работающие в Сити, осуществляли свою деятельность ус-тойчивым и внимательным образом, с соблюдением интересов пешеходов и поль-зователей дорожного движения.

Construction, Demolition and Excavation Waste (CDE) – отходы строи-тельства, сноса и земляных работ - отходы, образующиеся при строительстве или сносе/восстановлении застроенной среды и (или) при проведении земляных работ.

Department for Environment, Food and Rural Affairs (DEFRA) – Министер-ство окружающей среды, продовольствия и сельского хозяйства - Министер-ство правительства, ответственное за охрану окружающей среды, продовольст-венное снабжение и сельское хозяйство. Сфера компетенции DEFRA в области окружающей среды включает управление отходами.

Digestate – дигестат- материал, образующийся на установках для биологиче-ской обработки (AD), состоящий из структурного растительного материала, в котором часто бывает высокое содержание питательных веществ, таких как нит-раты и фосфаты.

Energy from Waste (EfW) – энергия из отходов - термин, который обычно применяется к любому процессу для переработки отходов, при котором создается энергия в форме электроэнергии или тепловой энергии. Наиболее широко это применяется в установках для сжигания отходов, которые предназначены для

3 Термин “контролируемые отходы” впервые был использован в Регламентах о контроли-руемых отходах (Англия с Уэльсом) от 1992 г. (в настоящее время заменены Регламентами от 2012 г.), и он означает отходы, которые подлежат законодательному контролю при об-ращении с ними или размещении.

10

использования тепла, производимого для генерации пара, приводящего в движе-ние турбину для выработки электроэнергии.

EU Landfill Directive – Полигонная директива ЕС - Принятая государства-ми-членами в 1999 г., Полигонная директива ЕС предназначена для уменьшения воздействия\ на окружающую среду полигонного депонирования отходов с по-мощью введения единых стандартов по всему Европейскому Союзу. Основной целью является стимулирование рециклинга и утилизации отходов и снижение выбросов метана (мощного парникового газа).

EU Waste Framework Directive – Рамочная директива ЕС по отходам - ус-танавливает основополагающие идеи и определения, относящиеся к управлению отходами, такие как определения отходов, рециклинг, утилизация. Она разъясня-ет, когда отходы перестают быть таковыми и становятся вторичным сырьем (так называемый критерий прекращения состояния отходов), и как делать различия между отходами и побочными продуктами. WFD устанавливает некоторые базо-вые принципы управления отходами: она требует, чтобы управление отходами проводилось без угрозы для здоровья человека и врела для окружающей среды, и в особенности без риска для водных объектов, атмосферного воздуха, почвы, растений или животных, без причинения неудобств, связанных с шумом или за-пахами, и без негативного воздействия на сельскую местность или особо охра-няемых природных территорий.

Fixed penalty notice (FPN) – извещение о штрафе - штраф за любое антиоб-щественное поведение и практические действия, вызывающие действия принуди-тельного характера, предпринимаемые органами государственной власти в Анг-лии, Шотландии и Уэльсе.

Golden thread – Красная нить - Концепция, разработанная Лондонским Сити для организации связи между организационным видением и ценностями с повсе-дневными услугами, которая состоит из пяти тем: качество, включение, окру-жающая среда, содействие, люди.

Greater London Authority (GLA) – Администрация Большого Лондона - Состоит из Мэра Лондона и Лондонской Ассамблеи4 со штаб-квартирой в Сити-Холл (резиденция Администрации Большого Лондона). GLA несет ответствен-ность за реализацию стратегии местного правительства с 2000 г.

Greenhouse gas – парниковый газ - один из нескольких газов (включая метан и диоксид углерода), который может вносить вклад в изменение климата за счет “парникового” эффекта, когда концентрации в атмосферном воздухе превышают определенные уровни.

Home composting – домашнее компостирование - получение компостного материала в домашних условиях (при разложении некоторых пищевых и садовых отходов) с использованием компостной кучи, контейнера специального назначе-ния или садка для разведения червей.

Household waste – бытовые отходы - термин охватывает сбор бытовых отхо-дов, уличный смет, сбор крупногабаритных отходов, сбор опасных бытовых от-ходов, сбор мусора, раздельный сбор садовых отходов, отходы из центров рецик-линга бытовых отходов и отходы, собираемые раздельно для схем рециклин-га/компостирования.

4 Выборный орган в Соединенном Королевстве, являющийся частью Администрации Боль-шого Лондона, состоящий из 25 человек, обладающий совещательными функциями.

11

Household Waste Recycling Centers (HWRC) – Центры рециклинга быто-вых отходов - объект, предусматриваемый местными органами власти, который доступен для местных жителей для депонирования бытовых отходов, которые не собираются в рамках обычного сбора бытовых отходов.

Index of multiple deprivation – Индекс множественной депривации - стати-стические исследования правительства Соединенного Королевства неблагопо-лучных районов в юрисдикции местных органов власти Соединенного Королев-ства, используемые для целей сопоставительного анализа.

Landfill/ Landfill Sites – полигоны - участок для размещения отходов на зем-ле или в земле. Полигоны часто размещаются в заброшенных карьерах или шах-тах. В местах, где имеются ограничения, или где не имеется готовые пустоты, иногда используется практика “поднятия земли”. В данном случае отходы депо-нируются выше поверхности земли, а ландшафт оконтуривается.

Landfill Allowance Trading Scheme (LATS) – схема торговли разрешениями на полигонное депонирование отходов - устанавливает ограничения для депо-нирования каждым органом местной власти в Англии или Уэльсе. В рамках раз-решений каждый орган, ответственный за размещение отходов (WDA), продает свою ежегодную квоту полигонных разрешений другим WDAs, и создаются фи-нансовые стимулы для достижения хороших показателей и стимулируются WDAs для максимального использования альтернатив полигонному депонированию. LATs должна быть аннулирована в конце 2013 г., так как она больше не считается эффективным инструментом для обеспечения выполнения целей полигонной директивы ЕС.

Landfill Tax Regulations – Регламенты о полигонном налоге - введенный в 1996 г., этот налог взимается с операторов полигонов с ярко выраженной приро-доохранной целью снижения зависимости Соединенного Королевства от полиго-нов как метода размещения отходов. Величина полигонного налога составляла 24 фунта стерлингов за тонну отходов в 2007/08 гг., а затем возрастала на 8 фунтов стерлингов в год с апреля 2008 г. до 48 фунтов стерлингов в 2011/12 гг. Пони-женная ставка налога 2 фунта стерлингов за тонну применяется к инертным отхо-дам. Она возросла до 2,5 фунтов стерлингов в апреле 2008 г.

Love Food Hate Waste – любим продукты питания – ненавидим пищевые отходы - Кампания, инициированная в рамках Программы действий в области отходов и ресурсов (WRAP) в 2007 г., с целью уменьшения количества пищевых отходов в Соединенном Королевстве.

Mailing Preference Service (MPS) – услуги предпочтительных почтовых рассылок - запрещающий файл, установленный службой адресных почтовых рассылок, который дает возможность потребителям в Соединенном Королевстве, имеющим фамилии и домашние адреса, удалять их из перечней рассылок, ис-пользуемых службой, для уменьшения количества отходов, связанных с почто-выми отправлениями.

Materials Recovery Facility (MRF) – установка для утилизации материалов - MRF представляет собой установку (систему), на которой компоненты потока смешанных материалов отходов, в случае смешанных сухих рециклируемых ма-териалов, извлекаются с помощью методов механической сепарации.

Mayor of London’s Emission Performance Standard (EPS) – Нормативный показатель выбросов Мэра Лондона - это система измерения, которая учитыва-ет общее углеродное воздействие деятельности по управлению отходами, и ми-нимальный уровень углеродоемкости устанавливает минимальный СО2-экв, т.е.

12

углеродные выбросы, которые разрешают органы местной власти Лондона для установок преобразования отходов в энергию.

Счетное устройство для расчета выбросов парниковых газов является бесплат-ным устройством, которое можно использовать для определения выбросов при-менительно к определенному решению по управлению отходами, основанному на методологии оценки жизненного цикла. С помощью этого устройства рассчиты-вается также, соответствует ли выбранный вариант нормативному показателю выбросов Мэра и минимальному уровню углеродоемкости.

Municipal Waste - муниципальные отходы- все отходы, образующиеся в ре-зультате деятельности местных органов власти. Муниципальные отходы вклю-чают бытовые отходы от жителей, отходы, образующиеся при очистке улиц, и отходы оптово-розничной продажи на территории, которая обслуживается для сбора отходов, отходы парков, рынков и отходы, которые были выброшены или нелегально размещены.

NOx – оксиды азота - NOx - общее обозначение монооксидов азота NO и NO2 (оксида азота и диоксида азота). Они образуются в результате реакции между газообразными азотом и кислородом в воздухе в течение сжигания, особенно при высоких температурах. В районах с интенсивным движением транспортных средств, таких как крупные города, количество оксидов азота, выбрасываемых в атмосферный воздух, вызывающих загрязнение воздуха, может быть значи-тельным.

Organic waste – органические отходы - материалы отходов животного или растительного происхождения.

Procurement – закупки товаров, работ и услуг - процесс приобретения това-ров, работ и услуг, охватывающий приобретение от третьих сторон и от собст-венных поставщиков. Процесс охватывает весь жизненный цикл, от идентифика-ции потребностей до окончания действия контракта на предоставление услуг или до окончания срока эксплуатации основных средств.

РМ10 - твердые частицы с диаметром 10 мкм и менее - твердые частицы имеют широкий диапазон размеров. Те частицы, диаметр которых менее 10 мкм (РМ10), являются настолько малыми, что могут попасть в легкие, потенциально создавая серьезные проблемы для здоровья. Загрязнение в виде твердых частиц (известных также, как “взвешенные твердые частицы”) атмосферного воздуха включает в себя смесь твердых и жидких капель. Некоторые частицы выбрасы-ваются непосредственно, другие образуются в атмосферном воздухе при взаимо-действии с другими загрязняющими веществами.

Quality protocol – Протокол качества5 - целью Протокола качества является проведение универсального процесса контроля для производителей, с помощью которого они могут обоснованно утверждать и демонстрировать, что их продукт был полностью утилизирован и больше не является отходом.

RAG Report – Система отчетности по системе “Светофор” - оценка RAG для отчета о проблеме или статуса на основе цветов Красный, Желтый, Зеленый, используемых в системе “Светофор” для транспортных средств.

5 Протокол качества разрабатывается для фиксирования того, что отход перестает быть таковым и соответствует критериям прекращения состояния отходов.

13

Recyclate – рециклируемый материал - сырье, направляемое на переработку, на установку для рециклинга или на установку для утилизации материалов (MRF).

Recycling – рециклинг - это сбор и разделение материалов отходов и после-дующая переработка для производства товарной продукции.

Refuse Derived Fuel (RDF) – топливо из отходов - топливо с высокой тепло-творной способностью, полученное из горючих отходов, которое можно хранить и транспортировать или использовать непосредственно по месту для производст-ва тепловой и (или) электрической энергии.

Residual/refuse - остатки/отходы - не подлежащие рециклингу материалы от-ходов.

Reuse – повторное использование - это термин, используемый для описания повторного или последующего использования вещи/продукта. Он обычно означа-ет еще одно использование вещи в своей исходной форме, например, подержан-ный автомобиль или мотоцикл, но также охватывает вещи типа повторно исполь-зуемой упаковки. Процессы вносят вклад в устойчивое развитие и могут позво-лить сэкономить сырье, энергию и транспортные затраты.

Soil Recovered Fuel (SRF) – утилизированное твердое топливо - топливо, полученное из остаточных отходов, в результате процесса механической биоло-гической переработки, которое может быть произведено определенного качества и состава. SRF можно конвертировать в энергию на энергетической установке.

Strategy Review Board (SRB) – Комиссия по контролю Стратегии - Комис-сия, которая установлена для проверки раз в полгода прогресса в выполнении этой Стратегии по отходам.

Sustainable City Awards (SCA) – награда за устойчивый город - награда за устойчивый город предназначена для признания, вознаграждения и содействия инноваций и лидерства в устойчивости.

Transfer station – мусороперегрузочная станция - участок, на который дос-тавляются отходы с целью сортировки перед отправлением в другое место для рециклинга или размещения.

Unitary Authority – унитарные образования - Орган местной власти, кото-рый в контексте управления отходами несет общую ответственность как за сбор, так и за размещение отходов. Администрация Лондонского Сити является уни-тарным образованием.

Value for Money - реальная ценность денег - как определил Институт госу-дарственных финансов и бухгалтерского учета (CIPFA), это принципы Реальной ценности денег.

Waste apportionment – пропорциональное распределение отходов - пропор-циональное распределение отходов представляет собой долю отходов Лондона, которые каждый орган местной власти должен планировать, как это требует (и как установлено) в Плане Лондона.

Waste disposal authorities (WDA) - Орган, ответственный за размещение отходов - создан в Соединенном Королевстве в рамках Закона об охране окру-жающей среды от 1990 г. WDAs отвечают за использование финансовых средств из муниципального налога. Сити не имеет функций WDA, а является унитарным образованием (см. выше).

Waste hierarchy – иерархия отходов - предполагается, что самым эффектив-ным экологическим решением часто может оказаться уменьшение количества образующихся отходов; когда дальнейшее уменьшение количества отходов не

14

является осуществимым, продукты и материалы можно иногда использовать сно-ва, либо для той же самой, либо для других целей – повторное использование; в случае отсутствия этого, ценность отходов должна утилизироваться с помощью рециклинга, компостирования или должна проводиться утилизация энергии из отходов; только при отсутствии всех перечисленных возможностей подходящим решением должно быть депонирование.

Waste reduction – уменьшение количества отходов - действия по предот-вращению образования отходов, для того чтобы уменьшить или минимизировать количество отходов для конечного размещения. Минимизация количества отхо-дов позволяет уменьшить затраты на сбор и размещение и оказывает помощь в уменьшении потребности в сырье.

Waste Resources Action Programme (WRAP) – Программа действий в об-ласти отходов и ресурсов - Национальная организация, созданная правительст-вом для содействия устойчивому управлению отходами с помощью создания стабильных и эффективных рынков для рециклинга материалов и продуктов, снятия барьеров для минимизации отходов, их повторного использования и ре-циклинга.

Waste treatment – переработка отходов - механическая, химическая, терми-ческая или биологическая переработка некоторых отходов, для того чтобы сде-лать их безвредными, уменьшить объем перед депонированием или рециклингом.

WEEE - отходы электротехнического и электронного оборудования. Zero waste economy – экономика с нулевыми отходами - экономика с нуле-

выми отходами должна иметь следующие характеристики: полностью оцененные ресурсы – финансово и экономически; отходы одного лица являются ресурсами другого лица; с течением времени прекращение отправления отходов на полигон; новое общественное сознание в нашей позиции к отходам.

3. Биоразлагаемые отходы. Компост

AD (Anaerobic Digestion) – анаэробное сбраживание ABPR (Animal By-Products Regulation) – Регламент (ЕС) № 1069/2009 Евро-

пейского Парламента и Совета от 21 октября 2009 г., формулирующий санитар-ные нормы в отношении побочных продуктов животного происхождения и полу-ченных из них продуктов, не предназначенных для потребления человеком, и аннулирующий Регламент (ЕС) № 1774/2002 (OJ L 300, 14.11.2009, p. 1-33)

Biodegradable waste – биоразлагаемые отходы, определяемые в Полигонной директиве как любые отходы, которые могут подвергаться аэробному или ана-эробному разложению, такие как пищевые и садовые отходы, бумага и картон

Bio-waste - биоотходы: означают биоразлагаемые садовые и парковые отходы, пищевые и кухонные отходы из домовладений, ресторанов, предприятий общест-венного питания, торговых помещений и сопоставимые отходы из предприятий пищевой промышленности. Они не включают лесные или сельскохозяйственные остатки, навоз, осадок сточных вод или другие биоразлагаемые отходы (нату-ральный текстиль, бумагу или переработанную древесину

CLP - Регламент (ЕС) №1272/2008 о классификации, маркировке и упаковке Collection - сбор (согласно Рамочной директиве по отходам (2008/98/EC)),

сбор отходов, включая предварительную сортировку и предварительное хранение с целью транспортирования на объект по обращению с отходами

15

Compost - компост – материал в виде твердых частиц, являющийся результа-том процесса компостирования, который подвергается санитарно-гигиенической обработке и стабилизации

Consignment - партия товаров – означает партию компоста/дигестата, для ко-торой была согласована передача от производителя другому владельцу: одна пар-тия может находиться в нескольких транспортных единицах

Digestate - дигестат – полутвердый или жидкий продукт анаэробного сбражи-вания биоразлагаемых материалов

Disposal – размещение- (согласно Рамочной директиве по отходам (2008/98/EC)), любая операция, которая не является утилизацией даже, когда опе-рация имеет вторичные последствия в виде регенерации веществ или утилизации энергии. В Приложении I к Директиве указан не исчерпывающий перечень опе-раций размещения

d.m. (dry matter) – сухое вещество EoW (end-of-waste) - прекращение состояния отходов EPA (Environmental Protection Agency) – Агентство по охране окружающей

среды Holder – владелец - означает любое физическое или юридическое лицо, у ко-

торого во владении находится компост/дигестат Importer – импортер- означает любое физическое или юридическое лицо, уч-

режденное в Союзе, которое ввозит компост/дигестат, который перестал быть отходом, на таможенную территорию Союза

JSAC (JRC Sampling and Analysis Campaign on compost and digestate orga-nized in 2011-2012) - Кампания Объединенного исследовательского центра по компосту и дигестату, организованная в 2011-2012 гг.

MBT (Mechanical Biological Treatment) – механико-биологическая обработка – означает двухстадийную обработку смешанных муниципальных твердых отхо-дов, состоящую из механического разделения и сортировки, с последующей ста-дией биологической обработки. В зависимости от заключительной цели МВТ, биологическая стадия предназначена либо для поставки депонируемой “стабили-зированной” фракции с минимальным количеством неустойчивого органического материала, которая не является компостом/дигестатом, либо для производства органической фракции компоста/дигестата с минимальном количеством приме-сей, называемой компостом/дигестатом. В течение процесса МВТ можно утили-зировать некоторые материалы для рециклинга (например, металлы, пластик и стекло)

MBS (Mechanical Biological Stabilization) – механико-биологическая стабили-зация – частный случай процесса МВТ, предназначенный для стабилизации орга-нической фракции в отходах, предназначенных для полигонного депонирования или сжигания. Этот процесс не имеет своей целью производство материалов ком-поста/дигестата для использования в сельском хозяйстве

MS (member state) – государство-член MSW (municipal solid waste) – муниципальные твердые отходы, которые оз-

начают несортированные смешанные отходы из домовладений и торговли, соби-раемые вместе. Этот поток отходов исключает потоки рециклируемых материа-лов, собираемых и хранящихся отдельно, будь то потоки одного материала или потоки нескольких материалов (мешанные)

Mt (Million tonnes) – миллион тонн OM (organic matter) - органическое вещество

16

PAH (polyaromatic hydrocarbon) – полиароматические углеводороды PCB (polychlorinated biphenyl) – полихлорированный бифенил PCDD/F (polychlorinated dibenzodioxin (PCDD) and polychlorinated

dibenzofuran (PCDF) – полихлорированный дибензодиоксин и полихлорирован-ный дибензофуран

PFC (perfluorinated compound) – перфторированное соединение QA (S) Quality Assurance (System) – система гарантии качества Qualified staff – квалифицированный персонал REACH – Регламент Европейской Комиссии о регистрации, оценке, санкциони-

ровании и ограничении на использование химических веществ (ЕС 1907/ Recovery - утилизация (согласно Рамочной директиве по отходам

(2008/98/EC)), любая операция, основным результатом которой является то, что отходы служат для полезной цели путем замены других материалов, которые должны были бы в противном случае использоваться для выполнения конкретной цели , или отходы перерабатываются для выполнения этой функции, на установке или в экономике в целом. В Приложении II к Директиве представлен неисчерпы-вающий перечень операций утилизации

Recycling - рециклинг (согласно Рамочной директиве по отходам (2008/98/EC)), любая операция утилизации, с помощью которой материалы отхо-дов перерабатываются в продукты, материалы или вещества, для исходной или других целей. Он включает переработку органических материалов, но не включа-ет утилизацю энергии, и переработку в материалы, которые будут использоваться в качестве топлива или для операций заполнения

Separate collection – раздельный сбор (согласно Рамочной директиве по отхо-дам (2008/98/EC)), сбор, при котором поток отходов хранится отдельно по типу и природе, благодаря чему облегчается конкретная переработка

Treatment – обращение (согласно Рамочной директиве по отходам (2008/98/EC)), операции утилизации или размещения, включая предварительную обработку перед утилизацией или размещением

TWG – Техническая рабочая группа, состоящая из экспертов из администрации государств-членов, промышленности, НПО и научного сообщества

Visual inspection – визуальный контроль – означает контроль партий с исполь-зованием либо всех органов чувств человека, таких как зрение, осязание и обоня-ние или любого неспециализированного оборудования. Визуальный контроль должен проводиться таким образом, чтобы были охвачены все репрезентативные части партии. Это чаще всего лучше всего может быть достигнуто в районе по-ставки в течение загрузки или разгрузки и перед упаковкой. Он может включать ручные манипуляции, такие как открытие контейнеров, другой сенсорный кон-троль (тактильные ощущения, запах) или использование надлежащих переносных сенсоров

WEEE – отходы электротехнического и электронного оборудования WFD – Рамочная директива по отходам (Директива 2009/9/EC Европейского

Парламента и Совета от 19 ноября 2008 г. об отходах и аннулирующая некоторые Директивы)

4. Очистка сточных вод

A/O (Anaerobiс/Oxic) – анаэробно-аэробный процесс биологического удале-ния фосфора

17

A2/O (Anaerobic.Anoxic/Oxic) – анаэробный, аноксидный и двухступенчатый аэробный процесс

AACE (American Association of Cost Engineers International ) – Американ-ская ассоциация инженеров-специалистов по калькуляции издержек производства

ABW® (Automatic Backwash Filter) – фильтры автоматические с обратной промывкой

AEBR (Anaerobic Expanded Bed Reactor) – анаэробный реактор с увеличен-ным придонным слоем

AGAR® (Attached Growth Airlift Reactor) –аэролифтный реактор с закреп-ленными организмами

AGRS (Advanced Grit Removal System) – усовершенствованная система ме-ханической очистки от песка и гравия

AGSP (Aerobic Granular Sludge Process) – процесс с аэробным гранулиро-ванным активным илом

AIZ (Air Intercept Zone) – зона перехвата воздуха AMBR® (Anaerobic Migrating Blanket Reactor) – анаэробный реактор с под-

вижным слоем ANFLOW (Anaerobic Fluidized Bed Reactor) –анаэробный реактор с псевдо-

ожиженным слоем AN-MBR (Anaerobic Membrane Bio Reactor) – анаэробный мембранный био-

реактор АОВ (Ammonia oxidizing bacteria) – бактерии, окисляющие аммиак АОР (Advanced Oxidation Process) – усовершенствованный процесс окис-

ления ASBR® (Anaerobic Sequencing Batch Reactor) – анаэробный последователь-

но-циклический реактор ASCE (American Society of Civil Engineers) – Американское общество граж-

данских инженеров AT3 (Aeration Tank 3) – три аэротенка Atm (Atmosphere) – атмосфера AWTP (Advanced Waste water Treatment Plant) –установка для доочистки

сточных вод AWWA (American Water Works Association) – Американская ассоциация во-

допроводных сооружений ВАВЕ (Bio-Augmentation Batch Enhanced) – периодически усиливающаяся

аугментация BAF (Biological Aerated Filters) –аэрируемый биофильтр BAR (Bui-Augmentation Regeneration and/or Reaeration) – биоаугментация,

регенерация и (или) реаэрация BCDMH (Biological-Chemical Phosphorus and Nitrogen Removal) – химико-

биологическое удаление фосфора и азота BHRC (Ballasted High Rate Clarification) – высокоскоростное осветление

балластом BioMEMS (Biological Micro-Electro Mechanical Systems) –биологические

микроэлектро-механические системы BIOS (Bioprocess Intelligent Optimization System) – системы интеллектуаль-

ной оптимизации биологического процесса BNR (Biological Nutrient Removal) – биологическое удаление биогенных эле-

ментов

18

BOD (Biological/Biochemical Oxygen Demand) – биохимическое потребление кислорода

BOD/N (Biochemical Oxygen Demand Ration to Nitrogen) – соотношениемеждуснижениембиохимическогопотреблениякислородаииспользованиемазота

BOD/P (Biochemical Oxygen Demand Ration to Phosphorus) – соотношение между снижением биохимического потребления кислорода и использованием фосфора

BOD5 (Biochemical Oxygen Demand after 5 days) – биохимическое потребле-ние кислорода за 5 суток

CANON (Completely autotrophic nitrogen removal over nitrite) – полностью автотрофное удаление азота до нитрита

CASSTM(Cyclic Activated Sludge System) – циклическая система с активным илом

CCASTM(Counter Current Aeration System) – противоточная система аэрации CDS (Continuous Deflection Separator) –сепаратор с непрерывным отклоне-

нием частиц cfm (Cubic feet per minute) – кубические футы в минуту Cfu (Colony forming unit) – колониеобразующая единица CMAS (Complete Mix-Activated Sludge) –активный ил с полным смешением CMF® (Compressed Media Filter) – фильтр со сжимаемой средой СМОМ (Capacity, Management, Operations, and Maintenance) –

компетенция, менеджмент, работа и обслуживание COD (Chemical Oxygen Demand) – химическое потребление кислорода CSO (Combined Sewer Overflow) – перелив из общесплавной канализации CSS (Combined Sewer System) – система общесплавной канализации CWA (Clean Water Act) – Закон о чистой воде DAF (Dissolved Air Flotation) – флотация растворенным воздухом DEMON (DEam MONification) – деаммонификация DEPHANOX (DE-nitrification and Phosphate accumulation in ANOXic) –

денитрификация и накопление фосфата в аноксидной зоне) DF (Disc Filter) – дисковый фильтр DO (Dissolved Oxygen) – растворенный кислород EBPR (Enhanced Biological Phosphorus Removal) – усовершенствованное

биологическое удаление фосфора ЕСМ (Energy Conservation Measure) – мероприятие по экономии энергии EDS (Endocrine Disrupting Compound) – соединение, разрушающее эндок-

ринную систему ELISA (Enzyme-LinkedImmuno Sorbent Assay) – иммуносорбентный фер-

ментный анализ EMS (Environmental Management Systems) – системы экологического ме-

неджмента FBBR (Fluidized Bed BioReactor) – биореактор с псевдоожиженным слоем FISH (Fluorescence in Situ Hybridization) – локальная флуоресцентная гибри-

дизация FP (Focused pulse) – концентрированный импульс GAC (Granular-Activated Carbon) – гранулированный активированный уголь GPD (Gallons per day) –галлонов в сутки

19

gpm/ft2(Gallons per minute per square foot) –галлонов в минуту на квадрат-ный фут

GST (Gravity sludge thickener) – гравитационный сгуститель осадка HANAA (Handled Advanced Nucleic Acid Analyzer) –портативный усовер-

шенствованный анализатор нуклеиновых кислот HFMBfR (Hydrogen-based hollow-Fiber Membrane Biofilm Reactor) –

биопленочный реактор с полой волокнистой мембраной на основе водорода HFO (Hydrous Ferric Oxide) –гидроксид железа HLR (Hydraulic loading rate) –уровень гидравлической нагрузки HPO (High-Purity Oxygen) – кислород высокой чистоты HRC (High-Rate Clarification) –высокоскоростное осветление HRT(Hydraulic Retention Time) – гидравлическое время удержания ICAAS(Immobilized Cell-Augmented Activated Sludge) – очистка активным

илом, дополненная иммобилизованными клетками ICEASTM(Intermittent Cycle Extended Aeration System) – система продлен-

ной аэрации с повторно-кратковременным режимом IFAS (Integrated Fixed-film Activated Sludge) – интегрированная фиксиро-

ванная пленка активного ила IIT (Illinois Institute of Technology) – Технологический институт штата Илли-

нойс IUVA (Internationals Ultraviolet Association) – Международная ультрафиоле-

товая ассоциация IWA (International Water Association) –Международная водная ассоциация LOT (Limit of Technology) – технологический предел MAB (Multi-stage Activated Biological) – многостадийная биологическая

очисткаc активным илом MABR (Membrane-Activated BioReactor) – мембранный биореактор с актив-

ным илом MAUREEN (Mainstream Autotrophic Recycle Enabling EnhancedN-removal)

– процесс рецикла с автотрофным ростом в основном потоке, улучшающий уда-ление азота

MBBR (Moving Bed Bio Reactor) – биореактор с подвижным слоем MBfR (Membrane biofilm reactor) – мембранный реактор с биопленкой MBR (Membrane BioReactor) – мембранный биореактор MFC (Microbial Fuel Cell) – микробный топливный элемент mg/L (Milligram per Liter) – мг/л MGD (Million Gallons per Day) – млн.Галлонов/сутки MISS (Moderate Isotope Separation System) – замедленная система разделе-

ния изотопов MLE (Modified Ludzack-Ettinger) – модифицированный процесс Ludzack-

Ettinger (см. сноску 10) MLSS (Mixed Liquor Suspended Solids) – взвешенные твердые частицы вило-

вой смеси MOV(Most open valve) – полностью открытый клапан Mph (Miles per hour) –миль в час MSABPTM (Multi-Stage Activated Biological Process) –многостадийный био-

логический процесс с активным илом MUCT (Modified University of Cape Town) –модифицированный процесс

университета Кейптауна

20

NACWA (National Association of Сlean Water Agencies) – Национальная ас-социация учреждений по очистке сточных вод, принадлежащих государству

NADH (Nicotinamide Adenine Dinucleotide) – никотинамид аденин динук-леотид

NF (Nano Filtration) -нанофильтрация NOB (Nitrite Oxidizing Bacteria) – бактерии, окисляющие нитриты ntu (Nephelometric turbidity unit) – нефелометрическая единица мутности O&M (Operation and Maintenance) –эксплуатация и обслуживание ORP (Oxidation Reduction Potential) –окислительно-восстановительный

потенциал OTE (Oxygen transfer efficiency) – эффективность переноса кислорода OWM (Office of Waste water Management (U.S. EPA) – Отдел управления

сточными водами (Агентства по охране окружающей среды США) PAA (Peracetic asid) – надуксусная кислота PAC (Powdered Activated Coal) – порошкообразный активированный уголь PBDE(Poly Brominated Diphenyl Ether) – полибромированный дифенилэфир PCE (Perchlor ethylene) – перхлорэтилен PCR (Polymerase Chain Reaction) – полимеразная цепная реакция (ПЦР) PeCODTM(Photo-electro Chemical Oxygen Demand) – фотоэлектрический

преобразователь для определения ХПК PhACs (Pharmaceutically Active Compounds) – фармацевтические активные

соединения PLC (Programmable Logic controller) – программируемый логический кон-

троллер POTW (Publicly Owned Treatment Works) –очистные сооружения, принад-

лежащие штату или муниципалитету PPCP (Pharmaceutical and Personal Care Products - лекарственные средства

и средства личной гигиены Ppm (Parts per million) – частей на миллион Psig (Pounds per square inch (gauge) – фунтов на квадратный дюйм (измерен-

ный) PVC (Poly Vinyl Chloride) - поливинилхлорид qPCR (Quantitative PCR) – количественная ПЦР RAS (Returned Activated Sludge) – возвратный активный ил RBC (Rotating Biological Contactor) – дисковый биофильтр R-DN (Regeneration DeNitrification) – регенеративная денитрификация rDON (Refractory Dissolved Organic Nitrogen) –плохо растворимый в воде

органический азот RO (Reverse osmosis) – обратный осмос rRNA (Ribosomal ribonucleic acid) – рибосомная РНК SBR (Sequencing Batch Reactor) – последовательно-циклический реактор SCFM (Standard Cubic Feet per Minute) – стандартный кубический фут в ми-

нуту SHARON (Single reactor High-activity Ammonia Removal Over Nitrite) – уда-

ление высокоактивного аммония с переводом его в нитрит в одном реакторе SHARON-ANAMMOX (Single reactor High-activity Ammonia Removal Over

Nitrite – Anaerobic Ammonia Oxidation) - удаление высокоактивного аммония с переводом его в нитрит в одном реакторе–анаэробное окисление аммония)

21

SNdN (Simultaneous Nitrification de Nitrification) – одновременная нитрифи-кация и денитрификация)

SRBC (Submerged Rotating Biological Contactor) – погружной дисковый биофильтр

SRT (Sludge Retention Time; Solid Retention Time) – время удержания ила; время удержания твердых частиц

SSO (Sanitary Sewer Overflow) – перелив из канализационного коллектора STRASS (Similarto SHARON namedafter Strass, Austria) –процесс, анало-

гичный процессу SHARON, названный по названию австрийского города Штрасс SVI (Sludge Volume Index) – индекс объема ила TDH (Total Dynamic Head) – полный скоростной напор TDS (Total Dissolved Solids) – общее количество растворенных твердых ве-

ществ; TF (Trickling Filter) – капельный биофильтр TF/PAS (Trickling Filter and Pushed Activated Sludge) – капельный био-

фильтр и отжатый активный ил TF/SC (Trickling Filter and Solid Contactor) – капельный биофильтр и взве-

шенный слой осадка TMP (Trans Membrane Pressure) – трансмембранное давление TOC (Total Organic Carbon) – общий органический углерод TSS (Total Suspended Solids) – общее содержание взвешенных твердых частиц U.S. EPA (United States Environmental Protection Agency) – Агентство по ох-

ране окружающей среды США UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) – анаэробный реактор с придонным

слоем организмов и восходящим потоком жидкости UCT (University of Cape Town) – Университет Кейптауна UV (Ultra Violet) – ультрафиолетовое излучение UVT (UV transmittance) – коэффициент пропускания ультрафиолетового из-

лучения VFD (Variable frequency dive) – частотно-регулируемый привод VIP (Virginia Initiative Plant) – проект модернизации очистных сооружений в

г. Норфолк, штат Вирджиния, проводимый по инициативе Департамента качества окружающей среды штата

VIS (Visibility) - видимость VMI (Virginia Military Institute) –Военный институт Вирджинии VRM® (Vacuum Rotation Membrane) – ротационный вакуум-фильтр WAS (Waste Activated Sludge) – отработанный активный ил WASA (Water and Sewer Authority) – управление водоснабжения и канализа-

ции WEF (Water Environment Federation) – Федерация водной среды WEFTEC (Water Environment Federation’s Annual Technical Exhibition and

Conference) – ежегодная техническая выставка и конференция Федерации водной среды

WERF (Water Environment Research Foundation) – Фонд исследований вод-ной среды

WRAP(Water Pollution Abatement Program) – Программа борьбы с загрязне-нием водных объектов

WPCF (Water Pollution Control Facility) – Управление по борьбе с загрязне-нием водных объектов

22

WRF (Water Reuse Facility) – проект повторного использования сточных вод в рамках доочистки в г. Кловис, штат Калифорния

WWEMA (Water and Wastewater Equipment Manufacturers Association) – Ассоциация производителей оборудования для систем водоснабжения и канали-зации

WWPF (Waste Water Production Flow) – производительность установки для очистки сточных вод

WWTF (Waste Water Treatment Facility) – установка для очистки сточных вод

WWTP (Waste Water Treatment Plant) – станция водоочистки (очистные со-оружения)

23

СОЦИАЛЬНЫЕ, ПОЛИТИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ

УДК 502/504:3

ЗАМКНУТЫЙ ЦИКЛ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВАЖНЕЙШИХ СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ В ЕС В РАМКАХ ЦИРКУЛЯРНОЙ ЭКОНОМИКИ:

АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

К.т.н. И. И. Потапов, к.т.н. А.Г. Юдин (Всероссийский институт научной и технической информации РАН,

[email protected])

Под циркулярной экономикой специалистами понимается экономика, которой свойствен восстановительный и замкнутый характер1. Для нее характерна ми-нимизация потребления первичного сырья и объемов перерабатываемых ресур-сов, которая сопровождается снижением количества отходов, направляемых на захоронение, при одновременном сокращении площадей, занимаемых соответст-вующими полигонами и неорганизованными свалками.

Доминирующая до настоящего времени во многих странах линейная модель экономики, базирующаяся на принципе ”take, make, waste” (взять ресурс – изго-товить продукцию – произвести отходы), была основой социально-экономичес-кого развития со времен промышленной революции. Однако нарастающий дефи-цит сырьевых и энергетических ресурсов, волатильность цен на товарных рын-ках, усиливающееся загрязнение окружающей среды, включая массированные выбросы парниковых газов, повышение температуры и загрязнение различными отходами морских акваторий, угрожающие необратимыми климатическими из-менениями, рост площадей, занимаемых полигонами производственных и быто-вых отходов, так же как и неорганизованных свалок, приводящий к длительному выведению из хозяйственного оборота ценных в хозяйственном отношении тер-риторий, и т.п. подтолкнули бизнес, политиков, научное сообщество, простых граждан к переосмыслению традиционной модели экономики. Ныне все большее внимание привлекается к концепции циркулярной экономики, в основе которой лежит цепочка “take, make, reuse” (взять ресурс – изготовить продукцию – по-вторно использовать).

В литературе выделяются три ключевые особенности, присущие циркулярной экономике: во-первых, усиленный контроль за запасами природных ресурсов и соблюдением устойчивого баланса возобновляемых ресурсов для сохранения и поддержания на неистощимом уровне природного капитала; во-вторых, оптими-зация процессов потребления путем разработки и распространения продукции, комплектующих и материалов, отвечающих самому высокому уровню их повтор-

1 Ellen MacArthur Foundation, 2013. Towards the circular economy, Ellen MacArthur Foundation: UK 2013.URL: htpps://www.ellenmacarthurfoundation.org/assets/downloads/publications/Ellen-MacArthur-Foundation-Rowards-the-circular-economy-vol.1.pdf.

24

ного использования; в-третьих, выявление и предотвращение негативных внеш-них эффектов текущей производственной деятельности с целью повышения эф-фективности экономической и экологической систем2. В результате при поэтап-ном переходе к циркулярной экономике базовый принцип линейной модели “take, make, waste” трансформируется в принцип “take, make, reuse”, что поднимает на новый уровень экономическую эффективность, одновременно предотвращая омертвление значительных объемов ресурсов при захоронении на полигонах от-ходов, а также отслужившей продукции. Циркулярная экономика тем самым, по сути, обеспечивает поэтапное воспроизведение лежащих в самой природе прин-ципов ресурсной эффективности и безотходности, возвращая человека на новом технологическом витке к повсеместному воспроизведению в производственных и потребительских циклах используемых в экосистемах принципов. Все это в пол-ной мере корреспондирует с таким ключевым направлением Четвертой промыш-ленной революции, как формирование “природоподобных” технико-технологи-ческих систем3.

Теоретическая основа реализуемой сегодня на практике модели циркулярной экономики была представлена фондом Ellen MacArthur. Как вытекает из этой модели, циркулярная экономика может развиваться на основе разнообразных подходов в промышленности и сельском хозяйстве с учетом создания замкнутых цепей поставок. В ее рамках применительно к промышленности, на которой со-средоточено основное внимание авторов настоящей статьи, последовательно ин-тегрируются следующие процессы: разработка месторождений полезных иско-паемых, заготовка и переработка природного сырья, производство комплектую-щих, промежуточной и готовой продукции, ее транспортировка и сбыт, конечное потребление, а также сбор отслуживших изделий и выполнение последующих восстановительных операций (рис. 1). В промышленности в соответствии с этой моделью замкнутые цепи поставок формируются на базе следующих основных подходов: 1) техническое обслуживание (maintain) — эффективный способ со-хранения или восстановления продукции до желаемого уровня производительно-сти с целью ее защиты от дальнейшего повреждения и продления жизненного цикла, который включает в себя диагностику и ремонт4; 2) повторное использо-вание продукции (reuse of goods) — продукт используется повторно для первона-чальных или новых целей в исходном виде либо с некоторыми изменениями и улучшениями5; 3) восстановительный ремонт продукции и/или восстановление компонентов, (refurbishment, remanufacturing) отслужившей продукции, а именно:

• восстановительный ремонт продукции — процесс восстановления товара для приведения его в рабочее состояние путем замены или ремонта основных узлов, которые вышли из строя, а также косметическая реставрация для обновления внешнего вида изделия;

2 Ellen MacArthur Foundation, 5-2-2017.indd 245 07.06.2017 11:12:12 246 Вестник СПбГУ. Экономика. 2017. Т. 33. Вып. 2 2015 3 Кобяков А. Вызовы XXI века: как меняет мир четвертая промышленная революция. URL: http://www.rbc.ru/opinions/economics (дата обращения: 07.02.2017). 4 Ajukumar, Gandhi, 2007. Evaluation of green maintenance initiatives in design and development of mechanical systems using an integrated approach//Journal of Cleaner Production. 2013. Vol. 51, p. 34-46. 5 Amelia et al., 2009. Initiative automotive component reuse in Malaysia// Journal of Cleaner Production.209. Vol. 17, issue17, p. 1572 – 1579.

25

• восстановление компонентов — процесс разборки и восстановления продук-та на уровне его компонентов (при этом подлежащие восстановлению детали изымаются из бывшего в использовании продукта, проходят чистку, ремонт и встраиваются в новый продукт, при этом готовый продукт позиционируется “как новый ”)6;

• переработка отходов и отслужившей продукции/рециклинг (recycling) — лю-бые операции восстановления, с помощью которых отходы и отслужившая про-дукция перерабатываются в материалы, ресурсы, вещества для первоначальных или иных целей; основные виды переработки:

— улучшенная переработка (upcycling) — преобразование материалов и отхо-дов в новые материалы более высокого качества;

— функциональная переработка (functional recycling) — восстановление мате-риалов для первоначальной цели или других целей, за исключением получения энергии;

— ухудшенная переработка (downcycling) — преобразование материалов и от-ходов в новые материалы более низкого качества7.

Основу циркулярной экономики образуют замкнутые цепи поставок, под ко-торыми понимаются цепочки поставок, обеспечивающие максимизацию добав-ленной стоимости в течение всего жизненного цикла продукта с динамическим восстановлением в рамках относительно длительных временных интервалов цен-ностей различных типов и объемов8. В идеале формирование замкнутых цепей поставок должно приводить к соблюдению принципа нулевых отходов, а распро-странение подобных цепочек на значительную часть отраслей, в свою очередь, приблизит человечество к формированию циркулярной экономики в целом. Важ-но учитывать, что циркулярная экономика не ограничивается только решением задачи переработки отходов в конце жизненного цикла продукции; она дает тол-чок для технологических, организационных и социальных инноваций по всей цепи создания стоимости, начиная с экологического дизайна продукции и пре-дотвращения образования отходов9. Таким образом, для повышения обществен-ного благосостояния в циркулярной экономике применяются принципиально новые бизнес-модели, характеризующиеся не только высокими конечными ре-зультатами, но и низкими материальными, энергетическими и экологическими затратами10.

6 Gray, Charter, 2007. Remanufacturing and product design// International Journal of Product Development, 2008, Vol. 6, N3/4, p. 375-392. 7 Braungart, McDonough, 2010. Cradle to cradle: Remarking the way we make thing. North Point Press. 2010, 208 p. 8 Guide J., Wassenhove L. The Evolution of Closed-Loop Supply Chain Research. Operations research, 2009, vol. 57, pp. 10−18. 9 Ellen MacArthur Foundation. Delivering the Circular Economy a Toolkit for Policymakers. Ellen MacArthur Foundation: Cowes, UK, 2015. Available at: https://www.ellenmacarthurfoundation.org/assets/downloads/publications/EllenMacArthurFoundation_PolicymakerToolkit.pdf (accessed: 21.02.2017). 10 Ghisellini P., Zucaro A., Viglia S., Ulgiati S. Monitoring and evaluating the sustainability of Italian agricultural system. An emergy decomposition analysis. Ecological Modelling, 2014, vol. 271, pp. 132−148

26

16 января 2018 г. Европейская комиссия выпустила отчет “О важнейших сырь-

евых материалах и циркулярной экономике11”, подготовленный на основе недав-но опубликованного доклада JRC (Объединенного исследовательского центра ЕС)12.

Сырьевые материалы имеет важное значение для производства широкого спектра товаров и применений, используемых в повседневной жизни. Они нераз-рывно связаны со всеми отраслями промышленности на всех стадиях цепоч-ки поставок. Они имеют решающее значение для сильной европейской промыш-ленной базы, важнейшего структурного элемента роста и конкурентоспособности ЕС. Ускорение циклов технологических инноваций и быстрый рост стран с пере-ходной экономикой привели к неуклонно возрастающей потребности в этих поль-зующихся высоким спросом металлов и полезных ископаемых. Будущее исполь-зование глобальных ресурсов может удвоиться в период с 2010 по 203013 годы.

11 European Commission Brussels, 16.1.2018 SWD (2018) 36 final. 12 Важнейшие сырьевые материалы и циркулярная экономика. Справочный отчет. Отчет JRC по науке и политике. Декабрь 2017 г., EUR 28832 EN, http://dx.doi.org/10.2760/378123, JRC108710. 13 Отделение использования природных ресурсов и воздействий на окружающую среду от экономического роста. Доклад Рабочей группы по отделению Международной группе экс-пертов по ресурсам. ЮНЕП.

27

Для решения возрастающей проблемы обеспечения ценного сырья для эконо-мики ЕС в 2008 г. Комиссия приступила к реализации Европейской инициативы по сырьевым ресурсам. Это комплексная стратегия, которая предусматривает целенаправленные меры по обеспечению и улучшению доступа к сырью для ЕС. Одним из приоритетных действий Инициативы было создание перечня важней-ших сырьевых материалов (CRM) на уровне ЕС.

Тот факт, что самый последний перечень важнейших сырьевых материалов для ЕС был принят вместе с обновленной Стратегией промышленной политики ЕС 13 сентября 2017 г., отражает большое значение, которое Комиссия продол-жает уделять этому перечню. Комиссия также ведет диалог по важнейшим сырь-евым материалам с США и Японией - седьмое ежегодное совещание и конферен-ция состоялись в Питтсбурге 12 октября 2017 г.

CRM особенно важны для высокотехнологичной продукции и новых инно-ваций – технологический прогресс и качество жизни зависят от доступа к расту-щему количеству сырьевых материалов. Например, в смартфоне может содер-жаться до 50 различных металлов, причем все они обладают различными свойст-вами, такими как легкий вес и удобные для пользователя небольшие размеры. CRM незаменимы в солнечных батареях, ветровых турбинах, электромобилях и энергосберегающем освещении, и поэтому они также очень важны для борьбы с изменением климата и улучшения состояния окружающей среды.14 Например, освоение низкоуглеродных технологий, необходимых для обеспечения климати-ческих и энергетических целей ЕС - как ожидается, приведет к возрастанию спро-са к 203015 г. на некоторые сырьевые материалы в 20 раз.

В перечне важнейших сырьевых материалов (табл. 1) содержатся сырьевые материалы, которые достигают или превышают пороговые значения как для эко-номической важности, так и для риска поставок16. Комиссия подготовила первый перечень в 2011 г. и обязалась обновлять его не реже одного раза в три года, что-бы отражать потребности рынка, производства и технологические разработки.17 Первая оценка, проведенная в 2011 году, определила 14 CRM из 41 вида сырье-вых материалов для не энергетических, не сельскохозяйственных применений. В 2014 г. 20 сырьевых материалов были определены как важнейшие сырьевые из 54 оцениваемых материалов18.

В 2017 г. 27 CRM были определены с использованием пересмотренной мето-дологии для оценки 61 видов сырьевых материалов (включая 58 отдельных и 3 сгруппированных материалов, всего 78 отдельных материалов).19

14 https://ec.europa.eu/growth/sectors/raw-materials/specific-interest/critical_en 15 EU Raw Materials Scoreboard 2016. https://publications.europa.eu/en/publication-detail/-/publication/1ee65e21-9ac4-11e6-868c-01aa75ed71a1/language-en 16 Оценка основана на прошлых данных, а не на прогнозах. 17 Сообщение “Решение проблем на товарных рынках и рынке сырьевых материалов”, COM (2011) 25 18 Сообщение “Об обзоре перечня CRM для ЕС и реализации Инициативы по сырью”, COM (2014) 297 19 Сообщение о перечне важнейших сырьевых материалов для ЕС, 201 (2017 год) 490

28

Таблица 1

Перечень важнейших сырьевых материалов для ЕС в 2017 г. (HREE = тяжелые редкоземельные элементы20, LREE = легкие

редкоземельные элементы21, PGM = металлы платиновой группы22)

Важнейшие сырьевые материалы

Сурьма Плавиковый шпат LREEs Фосфор

Барит Галлий Магний Скандий

Бериллий Германий Природный графит Металлический кремний

Висмут Гафний Природный каучук Тантал

Борат Гелий Ниобий Вольфрам

Кобальт HREEs PGMs Ванадий

Коксующийся уголь Индий Фосфорит

Пересмотренная методология23 принесла несколько улучшений: систематиче-

ский контроль наиболее важных точек в цепочке поставок (разработка месторож-дений/добыча и переработка/рафинирование); включение параметра зависимости от импорта и параметра, связанного с торговлей, на основе экспортных ограниче-ний и торговых соглашений ЕС; рассмотрение также фактического источника материала в ЕС (отечественное производство плюс импорт), а не только глобаль-ные поставки; включение замещения как в риске предложения, так и в экономи-ческую важность и улучшение расчетов, тогда как предыдущие оценки касались только замещения в риске предложения; более конкретное распределение сырье-вых материалов для соответствующих конечных применений и соответствующих производственных секторов вместо мега-секторов и т. д.

2 декабря 2015 г. Комиссия приняла пакет мер по “Циркулярной экономике”, состоящий из Сообщения и плана действий24 и предложений по пересмотренному законодательству об отходах25. Она указала, что “переход к циркулярной эконо-мике, в которой ценность продуктов, материалов и ресурсов будет поддерживать-ся как можно дольше, а также будет сведено к минимуму образование отходов, является важным вкладом в усилия ЕС по разработке устойчивой, низкоуглерод-ной, ресурсоэффективной и конкурентоспособной экономики”.

Эти действия поддерживают циркулярную экономику на каждой стадии це-почки создания добавленной стоимости - от производства до потребления, ре-монта и переработки, управления отходами и вторичного сырья, которое возвра-щается в экономику (рис. 2)

20 Диспрозий, эрбий, европий, гадолиний, гольмий, лютеций, тербий, тулий, иттербий, ит-трий 21 Церий, лантан, неодим, празеодим, самарий 22 Иридий, платина, палладий, родий, рутений 23 https://publications.europa.eu/en/publication-detail/-/publication/2d43b7e2-66ac-11e7-b2f2- 01aa75ed71a1/language-en/format PDF http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301420717300223?via%3Dihub 24 COM (2015) 614 25 COM (2015) 593, COM (2015) 594, COM (2015) 595 и COM (2015) 596

29

Рис. 2 Концептуальная схема, иллюстрирующая Циркулярную экономику в упрощенном виде

Пояснения к рисунку: Circular economy – циркулярная экономика; Raw materials – сырь-евые материалы; Design - проектирование; Production Remanufacturing – производство, пе-реработка; Distribution - распределение; Consumption use, reuse, repair – потребление, ис-пользование, повторное использование, ремонт; Collection - сбор; Recycling - рециклинг; Residual waste – остаточные отходы.

Экономические субъекты, такие как бизнес и потребители, играют ключевую

роль в управлении этим процессом. Местные, региональные и национальные вла-сти обеспечивают переход, но ЕС также играет основополагающую роль в его поддержке. Цель состоит в том, чтобы действовать в условиях единого рынка и дать четкие сигналы операторам экономической деятельности и обществу в це-лом на пути продвижения вперед с долгосрочными целями в области отходов, а также предложить конкретный, широкий и перспективный комплекс действий, который должен быть реализован до 2020 г. Действия на уровне ЕС будут стиму-лировать инвестиции и создавать равные условия для всех участников, устранять препятствия, вытекающие из европейского законодательства или неадекватного соблюдения законодательства, расширять единый рынок и обеспечивать благо-приятные условия для внедрения инноваций и участия всех заинтересованных сторон.

Хотя не имеется универсально согласованного определения “замкнутого цикла использования” сырья, доля вторичных источников в поставках сырья является одним из нескольких упрощенных подходов к оценке замкнутого цикла исполь-зования.

Несмотря на то, что некоторые CRM обладают высоким техническим и реаль-ным экономическим потенциалом рециклинга, и, несмотря на содействие прави-тельств движению к циркулярной экономике, степень использования рециклинга (показатель доли вторичных источников в поставках сырья) CRM, как правило,

30

низкий. Это можно объяснить несколькими факторами: технологии сортировки и рециклинга для многих CRM пока недоступны по конкурентным ценам; поставки многих CRM в настоящее время вложены в долгосрочные активы, что, следова-тельно, подразумевает задержки между производством и сдачей в лом, что отри-цательно влияет на нынешние уровни рециклинга; спрос на многие CRM растет в различных секторах, а вклад от рециклинга в основном недостаточен для удовле-творения спроса.

Текущий вклад рециклинга в удовлетворение потребностей ЕС в CRM: уро-вень рециклинга изделий по окончании срока службы (EOL-RIR) (проработка JRC на основе исследования CRM 2017 г. и исследования MSA 2015) (%):

Ванадий – 44, вольфрам – 42, кобальт – 35, сурьма – 28, фосфорит – 17, магний – 13, металлы платиновой группы – 11, легкие редкоземельные эле-менты – 6, тяжелые редкоземельные элементы – 5, природный графит – 3, германий- 2, бариты, висмут, плавиковый шпат, гафний, гелий, природный графит, тантал – 1, бериллий, бораты, галлий, индий, ниобий, фосфор, скан-дий, металлический кремний – 0.

Несколько CRM, а именно ванадий, вольфрам, кобальт и сурьма, имеют высо-кий уровень рециклинга. Другие CRM имеют хороший уровень рециклинга по окончании срока службы (например, уровни рециклинга для металлов платино-вой группы достигают 95% для промышленных катализаторов и 50-60% для ав-томобильных катализаторов), но это дает вклад, который в основном недостато-чен для удовлетворения растущего спроса и, следовательно, уровень рециклинга низкий (например, 14% для металлов платиновой группы).

В качестве резюме можно отметить, что замкнутый цикл использования CRM зависит от многих параметров. Следует отметить, что на замкнутый цикл исполь-зования в значительной степени влияют сектора, в которых используются CRM: спрос и продолжительность использования CRM четко зависят от продуктов, в которых содержатся CRM, показатели рециклинга обычно зависят от характера продуктов с истекшим сроком службы, в которых содержатся CRM; кроме того, замкнутый цикл использования нескольких CRM существенно выигрывает от системы возврата вышедших из строя изделий, которая реализуется в различных секторах.

Так же, как добыча первичных CRM в Европе помогает обеспечить безопас-ность поставок сырьевых материалов в европейскую промышленность, так и эффективное управление ресурсами на протяжении всего жизненного цикла и рециклинг отходов с получением вторичных CRM. Следовательно, замещение и рециклинг рассматриваются как меры по снижению риска в методологии созда-ния перечня важнейших сырьевых материалов ЕС26.

Использование энергии (и связанные с ней выбросы CO2 и другие выбро-сы в атмосферу) и водопользование, как правило, значительно ниже для вто-ричных CRM, чем для первичных CRM. Некоторые примеры приведены в табл. 2.

26 http://publications.europa.eu/en/publication-detail/-/publication/2d43b7e2-66ac- 11e7-b2f2-01aa75ed71a1/language-en/format PDF/source-32064602

31

Таблица 2

Потребление энергии и воды при производстве металлов из лома и руд (диапазон от высокого до низкого)27

Металл Потребление энергии

(МДж на кг добытого металла) Потребление воды

(м3 на тонну добытого металла)

Лом Руды Лом Руды

Магний 10 165-230 2 2-15

Кобальт 20-140 140-2100 30-100 40-2000

PGM 1400-3400 18 860-254 860 3000-6000 100000- 1200 000

РЗЭ 1000-5000 5500-7200 250-1250 1275-1800

Основополагающие политические меры

Рамочная директива об отходах

Рамочная директива по отходам28 предусматривает общую систему требова-ний по управлению отходами и устанавливает основные определения в области обращения с отходами для ЕС.

Что касается будущего направления, то 7-я Программа действий по охране ок-ружающей среды устанавливает следующие приоритетные цели политики в от-ношении отходов в ЕС:

• сокращение количества образующихся отходов; • максимальный рециклинг и повторное использование; • Ограничение сжигания материалов, не подлежащих рециклингу; • Поэтапный отказ от депонирования не подлежащих рециклингу и повторно-

му использованию отходов; • Обеспечение полного выполнения целевых показателей политики в отноше-

нии отходов во всех государствах-членах. После пересмотра Директивы Комиссия приняла предложение об изменении

Директивы в декабре 2015 г. в рамках пакета мер по Циркулярной экономике. Особое значение имеют предлагаемые положения о CRMs, т. е. государства-члены должны принять меры для достижения наилучшего возможного обраще-ния с отходами, содержащими значительные объемы CRMs, принимая во внима-ние экономическую и техническую осуществимость и экологические выгоды, предотвращения того, чтобы изделия, в которых содержатся основные источники CRMs, не становились отходами и включение в свои планы по обращению с от-ходами соответствующих национальных мер, относящихся к сбору и утилизации отходов, содержащих значительное количество CRMs.

27 Sverdrup and Koca, "A short description of the WORLD 6.0 model and an outline of elements of the standard parameterization", 2016 28 Директива 2008/98/EC Европейского парламента и Совета по отходам

32

Платформа поддержки финансирования циркулярной экономики

Европейский фонд стратегических инвестиций (EFSI) представляет собой инициативу, направленную на преодоление нынешнего инвестиционного разрыва в ЕС. Реализуемая совместно с Группой Европейского инвестиционного банка (EIB) и Комиссией она направлена на мобилизацию частных инвестиций в проек-ты, которые являются стратегически важными для ЕС.

Со связкой с EFSI, была создана платформа для поддержки финансирования циркулярной экономики вместе с первым докладом Комиссии об осуществлении Плана действий по циркулярной экономике29. Платформа объединяет Комиссию, EIB, участников финансового рынка и предприятия, чтобы повысить осведом-ленность о логике бизнеса циркулярной экономики и улучшить интеграцию про-ектов циркулярной инвесторами.

Платформа имеет трехуровневую структуру: - Фундаментальной основой является координация и повышение осведомлен-

ности, для того чтобы делиться передовым опытом с потенциальными инициато-рами и другими заинтересованными сторонами. Будет проведен анализ характе-ристик проектов циркулярной экономики и выявлены конкретные потребности в финансировании, даны рекомендации по повышению их инвестиционной при-влекательности, а также координации деятельности по финансированию цирку-лярной экономики. В этом контексте была создана Экспертная группа по под-держке финансирования циркулярной экономики. Первое совещание этой группы экспертов состоялось 2 октября 2017 г.

- Консалтинговая составляющая будет использоваться для разработки проек-тов циркулярной экономики и улучшения перспектив их инвестиционной при-влекательности.

- Финансовый компонент будет относиться к вопросу о том, необходим ли специальный инструмент финансирования проектов циркулярной экономики.

Горизонт 2020

8-я Рамочная программа ЕС по развитию научных исследований и технологий сыграла важную роль в реализации Инициативы ЕС по сырьевым материалам и Европейского инновационного партнерства (EIP) по сырьевым материалам (2014 – 2020). В частности, общественная тема 5 по климатическим воздействиям, ок-ружающей среде, ресурсоэффективности и сырьевым материалам (SC530) помогла решить проблему обеспечения устойчивого доступа к сырьевым материалам, особенно CRM. Другими важными компонентами Horizon 2020 являются SPIRE31 - государственно-частное партнерство в области энергоэффективного производ-ства сырья и программы работ в секторе нанотехнологий, передовых материалов, биотехнологий и передовых производственных и технологических процессов.

29 COM (2017) 33 final – Сообщение Комиссии Европейскому парламенту и Совету, Евро-пейскому экономическому и социальному комитету и Комитету по делам регионов о реали-зации плана действий в области циркулярной экономики. 30 Идентификация инновационных действий в области сырьевых материалов (стадия 2) направленных на переработку низкокачественных и (или) сложных первичных и (или) вто-ричных сырьевых материалов наиболее устойчивым способом. Цель состоит в движении к экологически ориентированной, более ресурсоэффективной и устойчивой к изменению климата экономике. 31Перерабатывающая промышленность ЕС – основа большинства цепочек добавленной стоимости в промышленности, которая стала движущей силой инициативы по устойчивой перерабатывающей промышленности с помощью ресурсо- и энергоэффективности (SPIRE).

33

Передовая практика

• Франция: Le Comité pour les Métaux Stratégiques (COMES)32 стремится уп-рочить безопасность поставок стратегических металлов. Его деятельность включает работы по конкретным целевым показателям рециклинга для страте-гических металлов в рамках некоторых схем расширенной ответственности производителей (EPR).33 Французское агентство ADEME34 также заказало и опубликовало исследование по приоритетам исследований и разработок для рециклинга важнейших металлов35.

• Нидерланды: Общенациональная программа для циркулярной экономики36 направлена на решение проблем важнейшего минерального сырья путем содей-ствия их замещению, эффективному использованию, повторному использова-нию и рециклингу. Министерство экономики также поручило разработать “ре-сурсный анализатор”, метод и инструментальные средства ИТ для определения бизнес-рисков.

• ERA-MIN 2: В рамках программы Horizon 2020 Комиссия совместно фи-нансирует ERA-MIN 2, которая является крупнейшей сетью организаций, фи-нансирующих НИОКР, в области минеральных ресурсов. Это общественно-государственное партнерство в составе 21 научно-исследовательской организа-ции, получающее финансирование из 11 государств-членов, двух регионов и пяти стран, не входящих в ЕС37. В феврале 2017 г. был опубликован совместный призыв “Сырьевые материалы для устойчивого развития и циркулярной эконо-мики”, в том числе тема по дизайну продуктов: эффективное использование или замена важнейших материалов в продуктах и компонентах, долговечность про-дукта, упрощение рециклинга38.

SCRREEN: Европейская экспертная сеть по важнейшим сырьевым материалам

SCRREEN (Решения для важнейших сырьевых материалов - Европейская экс-пертная сеть)39 - это новое движение по координации и поддержке, финансируе-мое в рамках Horizon 2020. Оно предназначено для объединения европейских

32 Комитет по стратегическим металлам, созданный в 2011 г. 33 http://www.mineralinfo.fr/page/comite-metaux-strategiques 34 Агентство по охране окружающей среды и управлению энергией. 35 http://www.ademe.fr/sites/default/files/assets/documents/competences-recyclage-metaux-201706- rapport.pdf 36 'A Circular Economy in the Netherlands by 2050', September 2016, https://www.government.nl/documents/policynotes/2016/09/14/a-circular-economy-in-the-netherlands- by-2050 37 Finland (Tekes), France (ANR and ADEME), Germany (Juelich/BMBF), Ireland (GSI), Italy (MIUR), Poland (NCBR), Portugal (FCT), Romania (UEFISCDI), Slovenia (MIZS), Spain (CDTI and MINECO) and Sweden (Vinnova); Flanders (FWO and Hermesfonds) and Castille y Léon (ADE); Turkey (TUBITAK), Argentina (MINCyT), Brazil (Finep), Chile (CONICYT) and South Africa (DST). 38 https://www.era-min.eu/system/files/call_text_era-min_joint_call_2017_0.pdf 39 http://scrreen.eu

34

инициатив, ассоциаций, кластеров и проектов, работающих в области CRM, в долгосрочную европейскую экспертную сеть по CRM с заинтересованными сто-ронами, органами государственной власти и представителями гражданского об-щества. Эта сеть основывается на предыдущем опыте сети ERECON (см. ниже) и объединяет усилия для решения ключевых проблем CRM, включая аспекты цир-кулярной экономики в отношении политики/общества, технологий, стандартов и рынков.

SCRREEN будет вносить вклад в стратегию CRM в Европе путем: (1) карто-графирования первичных и вторичных ресурсов, а также заменителей CRM, (2) оценки ожидаемого спроса на различные CRM в будущем и определения основ-ных тенденций, (3) предоставления политических и технологических рекоменда-ции по действиям, направленным на улучшение производства и потенциальную замену CRM, (4) обращения с отдельным отходами электротехнического и элек-тронного оборудования (WEEE) и других соответствующих продуктов с истек-шим сроком годности в отношении содержания CRM и стандартов переработки, (5) идентификации знаний, накопленных за последние годы, и облегчения досту-па к данным за пределами проекта. Знания, приобретенные в рамках проекта, будут храниться в Информационной системе сырьевых материалов ЕС (см. Раз-дел 4.1.1).

ERECON: Европейская сеть компетенций в области редкоземельных элемен-тов (2013-2015 годы)

В бывшей Европейской сети компетенций по редкоземельным элементам (ERECON)40 собирались эксперты из промышленности, научных кругов и полити-ков, чтобы конкретно рассмотреть пути повышения безопасности поставок редко-земельных элементов в Европе. Три рабочие группы ERECON были сосредото-чены на первичных поставках редкоземельных элементов в Европе; эффективности и рециклинге ресурсов редкоземельных металлов и европейских отраслях конечных потребителей и тенденции и проблемы поставок редкоземельных элементов. Ос-новные выводы сети были собраны в окончательный отчет41.

Другие проекты Horizon 2020 и LIFE

В сотрудничестве с координацией и поддержкой SCRREEN ряд исследований и инноваций Horizon 2020 в настоящее время направлен на изучение потенци-альной замену CRM. INREP42 и INFINITY43 работают над прозрачными прово-дящими оксидами, не содержащими индий. Flintstone202044 занимается следую-щим поколением сверхтвердых материалов не CRM и решениями в области инст-рументального оборудования для замены вольфрама и кобальта.

В области промышленного симбиоза SCALE45 стремится создать европейскую цепочку поставок скандия с помощью разработки технологических инноваций,

40 https://ec.europa.eu/growth/sectors/raw-materials/specific-interest/erecon_en 41 «Укрепление европейской цепи поставок редкоземельных элементов - вызовы и варианты политики», http://ec.europa.eu/DocsRoom/documents/10882/attachments/1/translations 42 http://www.inrep.eu. Трехлетний проект, направленный на замещение индия. 43 https://infinity-h2020.eu. Инновационные технологии без применения индия. 44 http://flintstone2020.eu. Проект по замене вольфрама и кобальта. 45 http://scale-project.eu/. Проект по замене скандия.

35

которые позволят добывать скандий из бокситовых остатков, проект CHROMIC46 направлен на разработку нового процесса утилизации для важней-ших побочных продуктов металлов (ниобий и ванадий) из сложных и низкосорт-ных вторичных промышленных отходов, проект CABRISS47 направлен на утили-зацию и подготовку к повторному использованию ключевого сырья для фото-электрических устройств, включая кремний и индий, для использования в произ-водстве фотогальванических элементов и солнечных панелей или в качестве ис-ходного сырья для других отраслей промышленности, а проект REslag48 направ-лен, среди прочего, к CRM, которые должны быть извлечены из отходов черной металлургии.

Программа LIFE (2014-2020 годы) также способствует устойчивому исполь-зованию, утилизации и рециклингу сырья. В настоящее время она финансирует группу проектов, связанных с CRM, такими как индий, металлы платиновой группы и магний. Примерами таких проектов являются CRM Recovery49, кото-рый демонстрирует жизнеспособные подходы к увеличению утилизации целевых CRM, обнаруженных в отработанном электротехническом и электронном обору-довании, посредством испытаний в Италии, Германии, Великобритании и Чехии и проекта RECUMETAL50, который предназначен для рециклинга индикаторных панелей с утилизацией пластмасс, индия и иттрия и их повторного использования в новых применениях.

Источники данных

Информационная система по сырьевым материалам ЕС, включая информационные бюллетени по CRM

Обеспечение бесперебойной поставки сырья и, в частности, CRM требует на-дежной и постоянно обновляемой базы данных. В этом контексте и реагируя на конкретные действия в Сообщении 2015 г. о Циркулярной экономике, Комиссия разрабатывает Информационную систему о сырьевых материалах ЕС (RMIS)51. Первая версия (RMIS 1.0) была опубликована в марте 2015 г. Расширенная версия RMIS 2.0, опубликованная в ноябре 2017 г., предназначена служить в качестве универсального информационного шлюза52 и центра услуги в области знаний о первичном и вторичном сырье для не энергетического и не продовольственного сектора (рис.2).

46 http://www.chromic.eu/. Проект по утилизации хрома, ниобия, молибдена и ванадия. 47 https://www.spire2030.eu/cabriss Проект по рециклингу, повторному использованию и утилизации индия, кремния и серебра. 48 http://www.reslag.eu Проект утилизации отходов черной металлургии. 49 http://www.criticalrawmaterialrecovery.eu/ Проект утилизации важнейших сырьевых мате-риалов и драгоценных металлов. 50 https://life-recumetal.eu/en/ Проект по утилизации важнейших стратегических металлов, таких как индий и иттрий из вышедших из эксплуатации индикаторных панелей. 51 http://rmis.jrc.ec.europa.eu 52 Объединение информации, прикладных программ и услуг в удобный для пользователей единый узел.

36

Рис. 2 Главная страница Информационной системы о сырьевых материалах (RMIS2.0)

Пояснения к рисунку: European Commission – Европейская комиссия, EU Science Hub – Научный центр ЕС, Raw Materials Information System (RMIS) – Система информации о сырьевых материалах, Overview - обзор, Policy & legislation – политика и законодательство, Terminology & library – терминология и электронная библиотека, Critical Raw Materials – важнейшие сырьевые материалы, RM Scoreboard & other Monitoring Systems – система оценки и другие системы мониторинга сырьевых материалов, Secondary Raw Materials & Circular Economy – вторичное сырье и циркулярная экономика, Environmental & Social Sus-tainability – экологическая и социальная устойчивость, Economics & Trade – экономика и торговля, Industry & Innovation – промышленность и инновации, Raw Materials’ Profiles & Supply Chains – структура и цепочки поставок сырьевых материалов, Country Profiles – ключевые характеристики страны, Raw Materials Knowledge Gateway – информационный шлюз в области знаний о сырьевых материалах.

RMIS 2.0: (a) оказывает поддержку политике ЕС с индивидуальными приклад-

ными системами, такими как периодическая система оценок (см. Раздел 4.2.1) и оценки критичности, и (б) оказывает помощь в координации других данных и информацию на уровне ЕС о сырьевых материалах в интересах различных поль-зователей. Будет доступность информации непосредственно в RMIS из разных источников данных. Этому будет способствовать расширение сотрудничества с государствами-членами, представителями промышленности и другими заинтере-сованными сторонами. Различные функциональные возможности RMIS 2.0 будут непосредственно служить внедрению политики в области циркулярной экономи-ки. Примеры включают анализ потока материалов (MFA) и анализ материальных

37

систем (MSA, см. ниже); информация и данные о вторичном сырье; контекст по аспектам устойчивости, а также исследованиям и инновациям.

RMIS 2.0 обеспечивает доступность и дальнейшее использование огромного объема информации и данных, собранных во время оценок критичности, которые представляют собой краткую информацию о перечнях CRM. Такая информация и данные составляются и систематически представляются в информационных бюллетенях о материалах, в которых приводится обширная информация о каж-дом из CRM (и некоторых не важнейших сырьевых материалах). В информаци-онных бюллетенях представлена информация о поставках от разработки место-рождений/добыч, поставках от рециклинга, торговле, конечных видах использо-вания и связанных с ними секторах экономики, замещении, а также анализе це-почки поставок. Основные факты и цифровые данные собраны и обобщены на первой странице каждого информационного листа.

Анализ материальных систем

В 2015 г. Комиссия опубликовала исследование53 “Анализ материальных сис-тем” (MSA). В нем представлены данные исследований потоков и запасов 28 сырьевых материалов (26 отдельных CRM плюс наполнители и литий) от “колы-бели до могилы” по всему жизненному циклу материала от добычи ресурсов до переработки материалов, производства и изготовления для использования и по-следующего сбора, переработки и размещения или рециклинга.

В исследовании MSA 2015 г. представлен обзор источников данных с кон-кретным исследованием базы данных Евростата по торговле изделиями с точки зрения ее удобства использования для MSA, детальной методологии и анализа материальной системы для 28 изученных материалов с источниками данных, предположениями и расчеты и с основными пробелами в данных, заполненными сведениями экспертов, собранными путем прямых консультаций и организации семинаров. Он также содержит рекомендации по обслуживанию и обновлению MSA.

Для каждого материала MSA включает в себя диаграмму Санки54 с потоками материалов (как сырьевых материалов, компонентов или продуктов), иллюст-рирующую поступление товара на рынок (добычу полезных ископаемых, им-порт) и его движение (производство, потребление, экспорт) в экономике ЕС, дополнения к запасам и размещение или утилизацию продуктов по истечению срока службы, а также информацию о безопасности поставок (концентрация в стране) и заменители.

Отслеживая материалы на протяжении всего их жизненного цикла, MSA мо-жет помочь количественно оценить потенциальные первичные и вторичные ис-точники и оказать поддержку в мониторинге их “уровня замкнутости” в ЕС-28. Это особенно важно для CRM, для которых открытая информация о торговле ими иногда неизвестна, их использование не было хорошо документировано, и уро-вень их утилизации и повторного использования, когда они перестали использо-

53 Исследование данных для анализа системы сырья (MSA): «Дорожная карта MSA» и тес-тирование полнофункциональных материалов. https://ec.europa.eu/jrc/en/scientific-tool/msa 54 Диаграмма ирландского инженера Мэтью Санки, представленная в статье 1898 г. об энер-гоэффективности парового двигателя, в которой впервые была изображена диаграмма энер-гетического потока. На диаграмме изображены линии, показывающие взаимосвязи объек-тов, а их ширина показывает силу этой связи.

38

ваться, как правило, низкий. Точная оценка глобальных и европейских (на уровне ЕС) минеральных ресурсов должна включать не только ресурсы, имеющиеся в земле (запасы), но и те, которые присутствуют в качестве исходного сырья в тех-носфере и становятся доступными за счет рециклинга. Данные, полученные в результате исследования MSA 2015 г., являются важной базой справочной ин-формации, с помощью которой можно разработать систему обеспечения безопас-ности поставок и путей устойчивого развития.

ProSUM

ProSUM55 (перспективное вторичное сырье, получаемое в ходе процессов по утилизации соединений и элементов из продукции, зданий и отходов в городских условиях, и из отходов горного производства.) – это программа действий по ко-ординации и поддержке, финансируемое в рамках Horizon 2020, реализуемая ев-ропейской сетью экспертов по вторичным источникам CRM. Проект предостав-ляет данные о запасах, потоках, образующихся отходах и переработке различных групп продуктов, которые очень важны как потенциальные вторичные источники CRM, т. е. отходы электротехнического и электронного оборудования (WEEE), автомобили с истекшим сроком эксплуатации (ELVs), батарейки и отходы горно-добывающей промышленности.

Информация о продуктах, размещенных на рынке, запасах продуктов и пото-ках отходов в ЕС, получена как из измеренных данных, так и в рамках согласо-ванных оценок на основе статистической информации, предположений экспертов и экстраполяции. Уровень качества, неопределенность и распространение ошибок собранной информации гармонизированы для обеспечения высококачественных данных в централизованной Платформе базе данных по утилизации сырьевых материалов в использованных продуктах, зданиях и отходах. Более того, структура данных облегчает регулярное обновление и ведение информации.

В рамках ProSUM выпущена платформа данных в масштабах всей ЕС, обеспе-чивающая удобный, беспрепятственный доступ к данным и информации о вто-ричном сырье в различных отходах. Она обеспечивает централизованный доступ к диаграммам и картам и включает в себя поисковую систему, которая в настоя-щее время охватывает более 800 источников данных и документов, структуриро-ванных проектом ProSUM. Этот конечный продукт является ключом к созданию европейской базы данных о сырьевых материалах и вносит свой вклад в выше-упомянутую Информационную систему ЕС по сырью.

Информационная система по сырьевым материалам

“Информационная система по сырьевым материалам” является инициативой Европейского инновационного партнерства по сырьевым материалам. В инфор-мационной системе представлена информация об общем политическом контексте в области сырьевых материалов ЕС. Первое издание Информационной системы, опубликованное в 2016 г., состоит из 24 показателей, сгруппированных по пяти тематическим кластерам.

Тематический кластер Информационной системе по теме “Циркулярная эко-номика и рециклинг” состоит из четырех дополнительных индикаторов: матери-альные потоки в циркулярной экономике, вклад рециклинга в спрос на материа-

55 http://www.prosumproject.eu/ (см. сноску 3 в SWD(2018) 36 final, part 3/1/

39

лы, обращение с отходами электротехнического и электронного оборудования (WEEE) и торговля вторичным сырьем.

Два из этих показателей особенно актуальны для CRM. Показатель вклада ре-циклинга показывает, что для почти всех CRM вклад рециклируемых материалов в спрос на сырьевые материалы небольшой и незначительный. Показатель обра-щения с WEEE, потоком отходов, который содержит значительное количество CRM, дополнительно предоставляет информацию о сборе и рециклинге. Это по-казывает, что уровни сбора, повторного использования и рециклинга WEEE зна-чительно различаются среди государств-членов ЕС, что указывает на значитель-ный потенциал для повышения эффективности использования ресурсов.

Система мониторинга циркулярной экономики

Система мониторинга циркулярной экономики56 представляют собой набор из 10 показателей, которые ориентированы на оценку прогресса в направлении циф-ровой экономики и эффективности действий на уровне ЕС и на национальном уровне57.

Несколько показателей, включенных в систему мониторинга циркулярной экономики, имеют отношение к CRM, включая показатель самообеспеченности сырьевыми материалами, (вспомогательный) показатель уровней рециклинга WEEE и показатель вклада рециклированных материалов в спрос на сырьевые материалы (все три показателя являются также показателями в Информационной системе по сырьевым материалам).

Ключевые сектора (Поставка и спрос на важнейшие сырьевые материалы)

Ниже представлена информация об основном источнике первичных CRMs (добыча полезных ископаемых) и других потенциальных источниках (отходы горного производства и полигоны), а также секторах, в которых используется большинство CRM, т.е. составляющих основные источники вторичных CRM (электротехническое и электронное оборудование, батарейки, автомобильная промышленность, возобновляемые источники энергии, оборонная промышлен-ность, химикаты и удобрения).

7. Добыча полезных ископаемых

Добывающие отрасли промышленности обеспечивают поставки минерального сырья, которое имеет важное значение для перерабатывающих отраслей и отрас-лей экономики. Добывающие отрасли промышленности обеспечивают, прежде всего, первичные (важнейшие) сырьевые материалы. Кроме того, добыча полез-ных ископаемых обеспечивает (потенциальный) источник вторичного (важней-шего) сырья.

Данные о добыче 63 видов минерального сырья из 168 стран ежегодно пред-ставляются Федеральным министерством науки, исследований и экономики Ав-стрии в публикации “Мировые данные о добыче полезных ископаемых”58 с каче-ством показаний данных. Британская геологическая служба также публикует аналогичную информацию в ежегодном издании World Mineral Production (Добы-

56 http://ec.europa.eu/eurostat/web/circular-economy 57 Как было объявлено в Плане действий по циркулярной экономике, COM (2015) 614 58 http://www.world-mining-data.info.

40

ча полезных ископаемых в мире). В анализе материальных систем ЕС и исследо-ваниях CRM и информационных бюллетенях используется эта информация.

Что касается вторичных CRM, добытых или извлекаемых из отходов горнодо-бывающей промышленности, в настоящее время не имеется подробной базы дан-ных на уровне ЕС или государства-члена, хотя недавние проекты, финансируе-мые ЕС, устраняют это отсутствие исчерпывающих данных и информации, в ча-стности проект ProSUM.

В исследовании MSA отражены данные об отходах при добыче полезных ис-копаемых в ЕС с использованием следующих двух параметров:

“Отходы при добыче и обогащении полезных ископаемых/хвосты” - это го-довое количество элемента в отходах добываемых полезных ископаемых, депо-нируемых на месте добычи. Этот показатель относится к хвостам (отходы при добыче и, если это имеет место, на предварительном этапе обогащения, осущест-вляемом на месте добычи);

“Запасы в хвостах обогащения” - это количество элемента в хвостах в ЕС. Эта сумма соответствует накопленным с течением времени “отходам добычи и обогащения, депонируемым на месте добычи/хвостам”.

Нынешняя политика ЕС

В 2008 году Комиссия приступила к реализации “Инициативы в области сырьевых материалов”59, дополняющей национальную политику государств-членов в отношении сырьевых материалов. Эта стратегия имеет три основопола-гающих элемента, предназначенных для обеспечения:

Справедливых и устойчивых поставок сырья с глобальных рынков; Устойчивых поставок первичного сырья в ЕС; Эффективности использования ресурсов и поставок вторичного сырья путем

рециклинга. В каждом из этих элементов ключевую роль играет горнодобывающий и карь-

ерный сектор, а также сектор лесного хозяйства. Директива о добыче полезных ископаемых (2006/21/EC) предусматривает

меры, процедуры и рекомендации для предотвращения или сведения к минимуму неблагоприятного воздействия на окружающую среду в результате обращения с отходами добычи и обогащения. Настоящая Директива предназначена для обес-печения того, чтобы операторы в добывающей промышленности составляли план обращения с отходами для минимизации количества, переработки, утилизации и размещения отходов добычи с учетом принципа устойчивого развития. Это по-ложение в целом следует логике циркулярной экономики.

План обращения с отходами должен быть направлен на предотвращение или сокращение образования отходов добычи и обогащения и степени их опасности, в частности, путем учета обращения с отходами на этапе проектирования и выбора метода, используемого для добычи и обогащения полезных ископаемых. Он так-же поощряет промышленную переработку отходов добычи и обогащения путем рециклинга, повторного использования или утилизации отходов, если это эколо-гически безопасно.

Комиссия поручила провести исследование по сбору данных о реализации Ди-рективы об отходах добычи и обогащения полезных ископаемых в государствах-

59 http://ec.europa.eu/growth/sectors/raw-materials/policy-strategy

41

членах, в том числе о политике и практике переработки отходов добычи и пере-работки. Доклад об этом исследовании был опубликован в июле 2017 г.60. Не-сколько государств-членов61 указали, что была принята специальная стратегия (или руководство), поощряющая переработку отходов добычи и переработки. В ряде государств-членов62 отсутствует специальная стратегия или руководство, но соответствующие положения включены как часть более широкой национальной политики в отношении отходов или эффективности использования ресурсов. Венгрия провела оценку для определения качества, количества и возможных ва-риантов использования вторичного сырья в установках для переработки отходов добычи и обогащения. Тем не менее, в исследовании сделан вывод о том, что в целом политика государств-членов по переработке отходов добычи и обогащения носит ограниченный характер и больше ориентирована на использование мате-риалов инертных отходов в строительстве, а не на инновационную переработку отходов и хвостов для извлечения выгод, связанных с ценными веществами и минералами.

План действий в циркулярной экономике

Как было объявлено в “ Плане действий по Циркулярной экономике плане”, Комиссия приступила к работе над разработкой документа, обобщающего пере-довую практику в области планов обращения с отходами. Со времени вступления в силу Директивы об отходах добычи и обогащения полезных ископаемых в 2008 г. операторы экономической деятельности представили планы обращения с отхо-дами в рамках своих заявок на получение разрешения. К настоящему времени в результате многолетнего опыта работы с такими планами необходимо создать значительную базу знаний во всем ЕС, которая даст возможность выявить пере-довые методы, которые заслуживают более широкого внедрения в секторе добы-чи полезных ископаемых. В июле 2017 г. Комиссия приступила к открытому при-зыву внести свой вклад в поддержку разработки руководящих документов в об-ласти планов обращения с отходами, в том числе по аспектам, связанным с цир-кулярной экономикой. Этот документ должен быть завершен в 2018 г., особенно в отношении практики в государствах-членах. Он будет дополнять справочный документ по наилучшим доступным технологиям (BREF) по обращению с отхо-дами добычи и обогащения полезных ископаемых, который в настоящее время пересматривается.

Что касается действий по передовому опыту в области планов обращения с отходами добычи и обогащения полезных ископаемых, то в Плане действий по циркулярной экономике также рассматриваются действия по обмену передовым опытом в области утилизации CRM из отходов добычи полезных ископаемых (и полигонов). Ряд текущих проектов Horizon 2020 имеет отношение к этим действиям.

60 http://ec.europa.eu/environment/waste/studies/index.htm#extractive_waste 61 Бельгия, Болгария, Ирландия и Швеция 62 Австрия, Хорватия, Чешская Республика, Эстония, Германия, Италия, Мальта, Польша, Румыния и Испания

42

Сотрудничество с передовыми горнодобывающими странами за пределами ЕС

В рамках Европейской дипломатии по сырьевым материалам (установление диалога со стратегическими партнерами в области добычи сырьевых материа-лов)63 Комиссия организовала в Брюсселе семинары в 2014, 2015 и 2016 гг. с пе-редовыми горнодобывающими странами64 о передовой практике в области поли-тики и технологий в горнодобывающей промышленности. На каждом семинаре было проведено одно или два заседания, посвященных обращению с отходами горнодобывающей промышленности, все в большей степени сосредоточиваясь на экономическом потенциале утилизации (важнейшего) сырья из отходов добычи и обогащения. Эти семинары позволили провести регулярный обмен опытом между ЕС и передовыми горнодобывающими странами. Кроме того, в 2015 г. Комиссия организовала международную конференцию65 для обмена передовым опытом в области утилизации металлических побочных продуктов, решения технологиче-ских и политических задач, в том числе в отношении утилизации некоторых CRM в качестве побочных продуктов.

Передовая практика

• Системно-интегрированное материальное производство: оптимальный учет “сопутствующей” составляющей металлов, т. е. производство многих важнейших металлов зависит от производства черных и цветных (основных) металлов. На рис.3 представлены химические и физические связи между металлами и набором металлургических процессов, которые были разработаны для учета этих связей. Основные металлы, которые являются потенциальными источниками CRMs, можно рассматривать как часть системного подхода к производству металлов. Это относится как к добыче, так и к рециклингу.

Рис. 3 Источники некоторых видов важнейшего (и не важнейшего) сырья (зеленый цвет) и связанного с ним основного металла (серый цвет)66

63 https://ec.europa.eu/growth/sectors/raw-materials/specific-interest/international-aspects_en 64 Австралия, Бразилия, Канада, Чили, Мексика, Перу, Южная Африка и США 65 https://ec.europa.eu/growth/tools-databases/eip-raw-materials/en/content/international-conference- %E2%80%9Cexchangegood-practices-metal-products-recovery-technology-and 66 Resnick Institute 2011 Институт устойчивости, основанный бизнесменами Линдой и Стю-артом Ресник в 2009 г. при Калифорнийском технологическом институте.

43

• Разработка специальной (или региональной) стратегии или рекомендаций по переработке отходов добычи и обогащения67.

• Используя технологические достижения, в месторождении Пеноута в авто-номной области Астурия (Испания) была возобновлена добыча полезных иско-паемых в 2011 г. путем переработки отходов добычи и обогащения олова, тантала и ниобия, и других минералов, в рамках совместном производстве.

• Проект SCALE68 Horizon 2020 относится к созданию цепочки добавленной стоимости по утилизации скандия с помощью инноваций, которые позволят из-влекать скандий из европейских бокситовых остатков.

• Улучшение современных знаний на участках отходов добычи и обогащения: текущие проекты Horizon 2020 ProSUM и SMART GROUND предназначены для улучшения доступности данных по CRM в отходах добычи с точки зрения все-объемлющей панъевропейской базы данных по отходам добычи и обогащения, которая в настоящее время отсутствует.

Возможные дальнейшие действия

• Усовершенствование базы знаний путем организации и улучшения общеев-ропейского накопления данных, сбора и обращения на всех уровнях на участках отходов добычи и обогащения (как старых, так и действующих), о минералогиче-ском и элементном составе отходов.

• Поддержка разработки инструментов для оценки осуществимости и преиму-ществ (экономических, экологической безопасности и т. д.), связанных с утилиза-цией CRM из отходов горнодобывающей промышленности.

• Дальнейшая поддержка разработки технологий для эффективного извлечения CRM из первичных руд и отходов добычи и обогащения.

Полигоны

Многие европейские полигоны, общее количество которых, по оценкам, пре-вышает 500 00069, представляют собой потенциальный источник CRMs, которые могут быть извлечены либо из размещаемых отходов электронного оборудова-ния, либо из отдельных промышленных отходов, содержащих CRMs.

Евростат70 предоставляет годовые статистические данные о потоках муници-пальных твердых отходов, размещаемых на полигонах. Эти статистические дан-ные демонстрируют тенденцию к сокращению депонированных отходов с 144 млн. тонн в 1995 г. до 61 млн. тонн (-58%) в 2015 г. в ЕС, что составляет 26% муниципальных отходов. Кроме того, статистические данные об общем количе-стве отходов показывают, что уровень полигонного депонирования в 2014 г. со-

67 Европейская комиссия (2017 г.): оценка деятельности государств-членов в отношении реализации Директивы об отходах добычи и обогащения полезных ископаемых. 68 http://scale-poject.eu/. 69 https://www.eurelco.org/infographic 70 http://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/index.php/Municipal_waste_statistics

44

ставлял 47%, в то время как уровень депонирования отходов, за исключением основных отходов горнодобывающих предприятий, составлял 27%.

Не осуществляется систематический сбор данных, характерных для CRM, ко-торые завешают срок своей службы на полигонах, и, следовательно, в настоящее время нет точных статистических данных. В настоящее время возможны только приблизительные оценки потоков и количества CRM, депонируемых на полиго-нах, например, таких, которые представлены в исследовании MSA71, по двум параметрам:

- “Ежегодное дополнение к запасам на полигонах”, которое определяет коли-чество элемента, который ежегодно добавляется на полигоны (в ЕС), включая отходы переработки, производственные отходы, изделия, завершившие срок службы, и подвергаемые рециклингу отходы;

- “Запасы на полигонах”, которые определяют количество элемента на полиго-нах (в ЕС). Для расчета запаса в целом исследование учитывает количество мате-риала, накопленного на полигоне в течение последних 20 лет, как максимальный уровень.

В недавнем исследовании72 дана первая оценка концентрации CRMs на бри-танских полигонах, работающих в период с 1980 по 2011 г., и принимающих му-ниципальные, коммерческие и промышленные отходы. Это исследование показа-ло, что общая концентрация CRMs на этих полигонах составляет около 380 мг/кг73.

Если бы эти концентрации были обобщены на полигоны ЕС, приблизительное общее содержание, например, редкоземельных элементов, составляло бы 470-520 тыс. тонн.74 Более крупные количества могли бы быть представлены с учетом также полигонов, которые работали до 1980 г., однако подробные данные по их составу отсутствуют.

Проект Horizon 2020 SMART GROUND75 способствует утилизацию ресурсов на полигонах (landfill mining76) путем повышения коэффициента использования и доступности данных и информации о вторичном сырье, присутствующем на по-лигонах в ЕС. Проект будет интегрировать все данные из существующих баз дан-ных и новую информацию, полученную в едином банке данных ЕС.

71 https://ec.europa.eu/jrc/en/scientific-tool/msa 72 Gutiérrez-Gutiérrez (2015), Редкоземельные элементы и критическое содержание металлов в извлеченном захороненном материале и возможности потенциальной утилизации. Обра-щение с отходами, (42). 73 В частности, сообщалось, что концентрация РЗЭ (Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) составляет 220 ± 11 мг / кг, МПГ; концентрация МПГ (Pt, Pd, Ru) соста-вила 2,1 ± 0,2 мг / кг; концентрация других металлов (Li, Ln, Sb, Co) составляла 156 ± 7 мг / кг. Концентрация других ценных металлов (таких как Cu, Al, Ag, Au) на таких полигонах составляла 6,6 ± 0,7 г / кг. 74 Оценки, предоставленные проектом SMART GROUND 75 http://www.smart-ground.eu 76 Точнее Landfill mining and reclamation (LFMR) – процесс, с помощью которого твердые отходы, которые ранее были депонированы на полигонах, извлекаются и перерабатываются (добыча полезных ископаемых на полигонах).

45

Нынешняя политика ЕС

В ЕС действуют правила, такие как Директивы 2008/98 / EC об отходах77 и 1999/31/EC о полигонах отходов78, для обеспечения того, чтобы риски для окру-жающей среды и здоровья человека, связанные с операциями на полигонах, смяг-чались и впоследствии устранялись. Однако следует отметить, что полигоны или участки сброса в отвалы, которые больше не эксплуатируются после вступления в силу первой Рамочной директивы ЕС об отходах в 1977 г., не подпадали под действие правил охраны окружающей среды и охраны здоровья ЕС.

План действий в циркулярной экономике

В Плане действий по циркулярной экономике плане действий признается, что полигоны могут быть источником утилизации важнейшего сырья. Он содержит меры по обмену передовым опытом по утилизации CRM на полигонах (и добыче полезных ископаемых на полигонах). Ряд текущих проектов, финансируемых ЕС, имеют отношение к этой деятельности.

Передовая практика

• Сеть ЕС по добыче полезных ископаемых на полигонах: EURELCO79 (Ев-ропейский расширенный консорциум по добыче полезных ископаемых на поли-гонах) является целью по сырьевым ресурсам, признанной Европейским инно-вационным партнерством по сырьевым материалам. Она поддерживает техноло-гические, правовые, социальные, экономические, экологические и организаци-онные инновации в области “расширенной добычи полезных ископаемых на полигонах”, т. е. безопасные изыскания, приведение к требуемым техническим условиям, выемку грунта и комплексную утилизацию (прошлых, настоящих и/или будущих) депонированных отходов как материалов, в том числе CRM - и энергия.

• Исследование и характеристика полигонов в ЕС, например. через дейст-вующий проект SMART GROUND Horizon 2020 (см. выше).

Электротехническое и электронное оборудование

Сектор электротехнического и электронного оборудования (EEE) зависит от различных CRMs, включая сурьму, бериллий, кобальт, германий, индий, металлы платиновой группы (PGM), природный графит, редкоземельные элементы (REE), металлический кремний и вольфрам (рис. 4).

77 OJ L 312, 22.11.2008 78 OJ L 182, 16.7.1999. 79 http://www.eurelco.org/mission

46

Рис. 4 Доля CRM, используемых в секторах электротехнического и электронного оборудования в соответствии с оценкой CRM 201780

Пояснения к рисунку: Materials* - материалы, Sectors (end-use shares) – сектора (доля в конечном потреблении), Electrical and Electronics – электротехническое и электронное обо-рудование, REEs**- редкоземельные элементы.

* Включено только подмножество CRM, используемых в секторе EEE. Дополнительные CRM, связанные с секторами EEE, включают Ce, Co, плавиковый шпат, Hf, He, La, Mn, натуральный каучук, Pd, Pt, Pr, Rh, Sm, Si, W и V.

** Средняя доля для Er, Eu, Gd, Y

80 JRC на основе данных оценки критичности ЕС в 2017 году. Сектор ЕАОС состоит из двух секторов NACE (C26 - Производство компьютерной, электронной и оптической продукции и C27 - Производство электрооборудования). Доля Sb в антипиренах, используемых в сек-торе EEE, оценивается в 96% (http://www.oakdenehollins.com/media/316/WRAP_01_316_IMT002_CRMs_in_the_UK_Summary_FINAL_0.pdf). Доля Nd, Pr, Dy и Tb в магнитах, используемых в EEE, основана на гло-бальном среднем, указанном в Du и Graedel. Глобальные запасы использования редкоземельных металлов в постоянных магнитах NdFeB. Журнал промышленной экологии 2011, 15 (6), 836-843.

47

Конденсаторы

Огнезащитные средства

Дисплеи с плоским экраном

Инфракрасная оптика

Интегральные микросхемы

Освещение

Магниты в секторе ЕЕЕ

Оптические волокна

Прочее

Полупроводники и светодиоды

Припои

Распыляемые мишени

Материал термического контакта

Различные электротехнические и электронные изделия

Например, галлий находит широкое применение в интегральных схемах и све-

тоизлучающих диодах (светодиодах) для освещения. Другой важной сферой при-менения, связанной с сектором EEE, являются, например, магниты, дисплеи с плоским экраном и оптические волокна. На рис. 4 также показано, что секторы EEE являются основным пользователем галлия (95% элемента используется в секторах EEE), германия (87%), индия (81%) и нескольких REE (например, ис-пользуется в системах освещения).

Некоторые потоки CRMs имеют косвенное отношение к EEE, и эти потоки не всегда учитываются статистикой. Например, 52% общего количества сурьмы используется для производства огнезащитных средств для пластмасс81, впослед-ствии используемых для производства EEE. Дополнительная информация об этих потоках необходима для определения конечного использования CRMs. Это озна-чает, что относительная значимость EEE для определенных CRMs может быть даже выше, чем показано на рис. 4.

Срок службы CRM в EEE во многом зависит от типа применения и ценности конечного продукта. Например, срок службы редкоземельных элементов может изменяться от нескольких лет (или даже месяцев) для ламп до десятков лет в вы-сокоэффективных двигателях. Невозможно обобщить простоту демонтажа (и, следовательно, ремонта и повторного использования) определенных деталей, содержащих CRM, поскольку это зависит от типа продукции и даже от ее бренда.

81 Сурьма представляет собой синергист (триоксид сурьмы) для бромированных огнезащит-ных средств, используемых в EEE.

48

Отмечается, что тенденция миниатюризации электроники, как правило, делает разборку компонентов все более сложной задачей.

В то же самое время, рециклинг CRM, содержащихся в EEE, во многом зависит от типа применения и от ценности сырьевых материалов. Например, драгоценные металлы в электронике (например, металлы платиновой группы в платах с печат-ным монтажом) обычно разделяются и подвергаются рециклингу вследствие эко-номической обоснованности82. Напротив, рециклинг таких материалов как галлий, германий, индий, металлический кремний и редкоземельные элементы является более проблемным вследствие их дисперсного использования в продуктах83.

Небольшое количество данных имеется о повторном использовании EEE. По-вторное использование EEE, как правило, не очень активно практикуется в ЕС, за исключением некоторых долговечных бытовых изделий, например, стиральных машин и посудомоечных машин, для которых уровень повторного использования в некоторых странах ЕС может составлять 1% от потока84.

В платформе базы данных Urban Mine (по утилизации сырьевых материалов в использованных продуктах, зданиях и отходах) ProSUM EU представлены дан-ные о запасах и потоках вторичного сырья, образующихся из разных WEEE, та-ких как электроннолучевые трубки с истекшим сроком службы, в том числе теле-визоры и мониторы, жидкокристаллические дисплеи (LCD) на основе телевизо-ров и мониторов, ноутбуков и планшетов85. В проекте оценено содержимое экра-нов мониторов, размещенных на рынке, и снятых с течением времени с эксплуа-тации экранов мониторов. Это включает в себя содержание драгоценных метал-лов, таких как золото (Au) и серебро (Ag), но также и CRM, такие как индий (In), неодим (Nd) и празеодим (Pd).

Существующая политика ЕС

Директива Ecodesign86 описывает потенциальные негативные воздействия, ко-торые изделия, потребляющие электроэнергию, могут иметь на окружающую среду. Она делает это, “приближая” рынок к более эффективным энергетическим продуктам, поскольку продажа худших из них запрещена на рынке. Эта Директи-ва дополняется Директивой по энергетической маркировке87, которая “подталки-вает” рынок к более энерго- и ресурсоэффективной продукции, информируя по-требителей о ее энергетической эффективности с помощью широко известной и понимаемой энергетической маркировки ЕС.

Директива Ecodesign создает общую структуру, в то время как для разных групп продуктов, влияющих на потребление энергии, существуют особые требо-вания. Эти требования устанавливаются после анализа воздействия продуктов на окружающую среду в течение их производства, использования и размещения или рециклинг.

82 http://www.umicore.com/en/about/elements/ 83 http://bookshop.europa.eu/en/feasibility-study-for-setting-up-reference-values-to-support-the-calculation-of-recyclabilityrecoverability-rates-of-electr-on-ic-products-pbLBNA27922/ 84 http://publications.jrc.ec.europa.eu/repository/handle/JRC102632 85 Более подробную информацию можно найти на сайте: http://rmis.jrc.ec.europa.eu/?page=contributions-of-h2020-projects-236032 86 Директива 2009/125 EC 87 Директива 2010/30/ЕС

49

Рабочий план Ecodesign 2016-201988, принятый в рамках пакета мер “Чистая энергия для всех европейцев”, предусматривает более широкую поддержку мер, направленных на повышение эффективности использования ресурсов, ремонто-пригодности, переработки и долговечности. Директива WEEE 2012/19/ЕС ставит своей целью содействовать устойчивому производству и потреблению EEE, в качестве первоочередной задачи, предотвращение образования отходов и, кроме того, подготовку к повторному использованию, возможности рециклинга и дру-гим формам утилизации отходов EEE, с тем чтобы уменьшить размещение отхо-дов и способствовать эффективному использованию ресурсов и извлечению цен-ного вторичного сырья, содержащегося в EEE.

Директива WEEE устанавливает целевые показатели сбора отходов с течением временем. До 2015 г. применялся целевой показатель в 4 кг на одного жителя из частных домашних хозяйств, а целевой показатель в 45% относится к среднему весу EEE, размещаемых на рынке в течение трех предыдущих лет, относится к 2016 году. С 2019 года целевое значение составляет 65% от среднего вес EEE, размещенный на рынке в течение трех предыдущих лет, или 85% WEEE, обра-зующихся в сравниваемом году.

Директива WEEE также требует, чтобы все раздельно собранные WEEE под-вергались надлежащей обработке, чтобы избежать потерь ценного вторичного сырья. С этой целью она устанавливает целевые показатели утилизации, которые применимы к категории EEE, как указано в Приложении V к Директиве. Прило-жение VII к Директиве устанавливает минимальные требования к переработке.

Чтобы помочь соответствующим операторам экономической деятельности в выполнении требований Директивы WEEE, Комиссия просила Европейскую ор-ганизацию по стандартизации разработать рекомендуемые европейские стандар-ты для переработки, включая утилизацию, рециклинг и подготовку к повторному использованию WEEE, отражающие современное состояние. Стандарты89 были в значительной степени завершены CENELEC (Европейский комитет по стандарти-зации электротехнической продукции).

Для оказания поддержки государствам-членам в достижении целевых показа-телей и их полном осуществлении на основе Директивы Комиссия инициировала целенаправленную инициативу по поощрению соблюдения, начиная с оценки осуществления в государствах-членах. Определяются критические факторы и препятствия для достижения целевых показателей, а также идентифицированные примеры передовой практики, с тем, чтобы государства-члены могли учиться друг у друга и продолжать разрабатывать политику по WEEE.

План действий в циркулярной экономике

Дополнительный акцент должен быть поставлен на аспектах циркулярной экономики в будущих требованиях к продукции в соответствии с Директивой по экодизайну. В 2016 г. в CEN/CENELEC была начата работа по стандартизации после запроса Комиссии90. Работа включает в себя разработку общего метода для

88 COM (2016) 773 final 89 http://ec.europa.eu/environment/waste/weee/standards_en.htm 90 M/543, http://ec.europa.eu/growth/tools-databases/mandates/index.cfm?fuseaction=search.detail&id=564

50

декларирования использования CRM в продукции, потребляющей электроэнер-гию. Результаты работы по стандартизации ожидаются к марту 2019 г.

Чтобы облегчить подготовку к повторному использованию и экологически обоснованному обращению с WEEE, поддерживая требование в Директиве WEEE91, Комиссия инициировала диалог между производителями EEE и опера-торами повторного использования и теми, кто проводит рециклинг WEEE, с це-лью улучшения обмена информацией, необходимой для подготовки к повторному использованию и переработке WEEE. После первого рабочего совещания в 2015 г. европейские ассоциации, представляющие заинтересованные стороны, обсуждали вопрос о том, как более оперативно применять эти требования, указы-вая на информационные потребности и каналы связи и т. д. Первоначально ос-новное внимание в этих усилиях уделяется информации, необходимой для эколо-гически обоснованной переработки WEEE по отношению к опасным веществам и смесям, но сфера применения должна быть расширена на более позднем этапе, чтобы также охватывать информацию, которая будет способствовать подготовке к повторному использованию WEEE (компонентов) и рециклингу CRM, и должно быть достигнуто соответствие с вышеупомянутыми работами по стандартизации.

План действий с целью стимулирования увеличения рециклинга CRM также включает в себя разработку европейских стандартов для эффективной переработ-ки материалов для сложной продукции, завершившей срок службы, такой как WEEE. Проект Horizon 2020 SCRREEN (см. Раздел 3.4) связан с проведением подготовительной работы по WEEE с этой целью, и в настоящее время Комиссия обратилась с запросом к Европейской организации по стандартизации.

Как указано в Плане действий, для повышения уровня высококачественного рециклинга необходимы усовершенствования в сборе и сортировке отходов. Но-вый проект, финансируемый Horizon 2020 под названием COLLECTORS92, будет отображать различные системы сбора WEEE в Европе, и позволит получить представление об общей эффективности систем и поддержать лиц, принимающих решения, в переходе на более эффективные системы посредством наращивания потенциала и разработки руководств.

Наконец, в целях содействия высококачественному рециклингу в ЕС и в дру-гих местах в Плане действий предусматривается добровольная сертификация установок для переработки определенных типов ключевых отходов, включая WEEE. Комиссия инициировала подачу предложений в рамках ”Горизонта 2020” с этой целью93.

91 Статья 15 Директивы WEEE требует, чтобы производители предоставляли информацию о различных компонентах и материалах EEE, а также о местонахождении опасных веществ и смесей в EEE, которые должны предоставляться операторам экономической деятельности, проводящим подготовку к повторному использованию и/или переработке. 92 https://www.innovationplace.eu/project/collectors-waste-collection-systems-assessed-and-good-practices-identified/954 Системы сбора отходов и идентифицированные примеры надлежа-щей практики. 93 https://ec.europa.eu/research/participants/portal/desktop/en/opportunities/h2020/topics/ce-sc5-08-2018-2019-2020.html

51

Лучшая практика

• Использование директивы Ecodesign для улучшения дизайна EEE с целью увеличения уровня рециклинга CRM. Некоторые правила экологического про-ектирования требуют от производителей предоставлять техническую докумен-тацию по “информации, имеющей отношение к демонтажу, рециклингу или размещению в конце срока службы”. Более конкретно, в регламенте по вентиля-ционным установкам94 требуются “подробные инструкции (...) для ручной раз-борки двигателей с постоянными магнитами и элементов электроники”, кото-рые обычно содержат значительное количество CRM (в частности, REE). В не-скольких подготовительных исследованиях рассматривается использование CRM и аспектов циркулярной экономики, например, в электронных дисплеях или учрежденческих серверах (см. Приложение II).

• Поддержка разработки инновационных технологий рециклинга CRM. Комис-сия финансировала несколько исследовательских проектов, связанных с разработ-кой инновационных решений по рециклингу CRM из EEE. Например, проект RECLAIM95 привел к разработке и строительству инновационной установки по рециклингу иттрия и европия из отработанных флуоресцирующих порошков лю-минесцентных ламп. (См. Раздел 3.6 с примерами текущих проектов.)

Возможные дальнейшие действия

• В нескольких недавних подготовительных исследованиях в соответствии с Директивой по экологическому проектированию были выдвинуты предложения о требованиях для обеспечения более легкого извлечения по окончании срока службы оборудования ключевых компонентов, содержащих CRM, или предложе-ний по декларированию содержания некоторых CRM.

• Дальнейшее исследование с заинтересованными сторонами потенциала но-вых спутниковых технологий для лучшего выявления и борьбы с преступления-ми, связанными с использованием электронных отходов.

См. также Технологическую дорожную карту по полному предотвращению образования отходов в WEEE96 в рамках проекта NEW_InnoNet97 по программе Горизонт 2020.

94 Постановление Комиссии (ЕС) № 1253/2014. http://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A32014R1253 95 http://www.re-claim.eu/ Проект в рамках программы FP-7 (2013-2016), имеющий целью утилизацию индия, галлия, иттрия и европия из отходов фотоэлектрического оборудования, светодиодного освещения и электронных устройств. 96 http://www.newinnonet.eu/ReportsList.aspx 97 Проект в рамках инициативы по созданию европейской платформы для демонстрации возможностей циркулярной экономики по сокращению количества или предотвращению образования отходов, содействия внедрению экологических инноваций, создания новых возможностей для бизнеса.

52

Батареи

Существуют три типа батарей: переносные, промышленные и автомобильные аккумуляторы. В последние десятилетия на рынке появились новые химические источники тока, благодаря разработке новых применений (например, электромо-билей, электровелосипедов). В зависимости от химического состава батареек основными CRM, находящимися в отработанных батарейках, являются сурьма, кобальт, природный графит, индий и некоторые редкоземельные элементы.

Сурьма в основном используется для свинцово-кислотных аккумуляторов, и ее использование уменьшилось из-за новых технологий батарей.98 Напротив, в по-следние годы на рынке аккумуляторов наблюдается относительное увеличение количества кобальта: от 25% глобального конечного использования кобальта в 2005 г. до 44% в 2015 г.99 Это в основном связано с конкретным химическим со-ставом литий-ионных аккумуляторов (например, Li-NMC (литий-никель-марганец-кобальт оксидные).

Что касается природного графита, то почти 10% мирового использования гра-фита в 2010 году приходилось на сектор батареек.100,101 На самом деле графит широко используется в нескольких перезаряжаемых и не перезаряжаемых бата-рейках (как переносных, так и промышленных) в качестве анода, например, в быстрорастущем рынке литий-ионных батареек.

Наконец, среди редкоземельных элементов 10% мирового производства лан-тана и 6% церия используются для NiMH-аккумуляторов (литий-марганцевые)102. Что касается потоков отработавших батарей, то следует отметить, что экспорт-ный поток отработавших батарей в страны, не являющиеся государствами-членами ЕС, является низким; напротив, происходит значительное перемещение отработавших батарей и аккумуляторов между государствами-членами.103 Однако батареи, содержащиеся в EEE, особенно перезаряжаемые переносные батареи, могут поступать на вторичный рынок за пределами Европы.104 Вместе с этими потоками отходов, не удаленные батареи (W)EEE или батареи, удаленные из

98 EC, 2015. “Отчет о важнейших сырьевых материалах для характеристик критических сырьевых материалов ЕС”, http://ec.europa.eu/DocsRoom/documents/11911/attachments/1/translations/en/renditions/native 99 2017 CRM-оценка 100 EC, 2015. ”Отчет о важнейших сырьевых материалах для характеристик критических сырьевых материалов ЕС”, http://ec.europa.eu/DocsRoom/documents/11911/attachments/1/translations/en/renditions/native 101 Labie R. et al. (2015). ”Утилизация важнейших металлов во Фландрии: обследование кратковременных возможностей для роста рециклинга” доступна на сайте: https://steunpuntsumma.be/nl/publicaties/recuperation-of-critical-metals-in.pdf 102 2017 CRM-оценка 103 Tsiarta et al., 2015, «Отчет об окончательной реализации Директивы 2006/66 / EC об ак-кумуляторах и аккумуляторах», доступный по адресу: http://ec.-0europa.eu/environment/waste/batteries/studies.htm 104 EPBA, 2015 «Сбор переносных отработанных батарей в Европе в целях достижения це-лей сбора в соответствии с Директивой по батареям 2006/66 / EC», доступный по адресу http://www.epbaeurope.net/documents/ReportontheportablebatterycollectionratesUpdateDec-15- Exerpt.pdf

53

WEEE, но обработанные без регистрации их переработки, способствуют увеличе-нию неопределенности данных.105

Нынешняя политика ЕС

Директива об аккумуляторах (2006/66/EC) устанавливает обязательства для государств-членов по максимальному сбору отработавших батарей и аккумулято-ров и обеспечению того, чтобы все собранные батареи подвергались надлежащей обработке и рециклингу. С этой целью в Директиве определяются целевые пока-затели уровней сбора и эффективности рециклинга. Ожидается, что Директива достигнет экономики масштаба при сборе и рециклинге, а также оптимальной экономии ресурсов.

В 2015 г. только 9 государств-членов достигли 45% -ной цели по сбору пере-носных батарей, установленной на 2016 г. Однако процессы переработки в боль-шинстве стран достигли минимального уровня эффективности рециклинга, уста-новленного в Директиве для свинцовых, никель-кадмиевых и других типов бата-рей.

Директива требует, чтобы Комиссия рассмотрела влияние своих положений на окружающую среду и внутренний рынок, а также провела оценку некоторых кон-кретных аспектов в отношении тяжелых металлов, целевых показателей и требо-ваний к рециклингу. Комиссия приступила к осуществлению процесса оценки, предназначенного для оценки того, выполняет ли Директива свои цели, учитывая также вопрос о том, надлежащим ли образом рассматриваются новые виды ис-пользования батарей и новых технологий и химических компонентов, разрабо-танные с момента ее принятия в 2006 г. Аналогичным образом оценивается со-гласованность между положениями Директивы и политикой ЕС в отношении циркулярной экономики и сырьевых материалов.

Как было объявлено в обновленной Стратегии промышленной политики ЕС106, Комиссия предложила второй пакет мер по системе эффективной мобильности 8 ноября 2017 г. 107 после Стратегии 2016 г. для мобильности с низким уровнем выбросов и первого пакета мер по системе эффективной мобильности весной 2017 г.108. В пакет ноябрьских мер 2017 г. включены более жесткие стандарты по выбросам углекислого газа после 2020/2021 г. для автомобилей и микроавтобусов и план действий по альтернативной топливной инфраструктуре для поддержки развертывания инфраструктуры взимания платы за проезд в ЕС. Технологии, основанные на батареях, вносят решающий вклад в достижение целей этих пла-нов. Важным соображением в этом контексте является обеспечение более благо-приятных условий поставки нескольких CRM.

План действий в циркулярной экономике

В Плане действий, направленном на стимулирование увеличения рециклинга CRM, входит разработка европейских стандартов для эффективного использова-ния материалов таких завершивших свой срок изделий, таких как батареи. В на-

105 EPBA, 2015 106 COM (2017) 479 107 https://ec.europa.eu/transport/modes/road/news/2017-11-08-driving-clean-mobility_en 108 COM (2016) 501; COM (2017) 283

54

стоящее время сделан запрос Комиссии в Европейские организации по стандар-тизации.

Передовая практика

• Повышение эффективности рециклинга CRM в батареях. В Европе несколько компаний в области рециклинга инвестировали в исследовательские проекты, чтобы повысить эффективность рециклинга, в том числе для CRM.109, 110, 111

• Проекты для политики (P4P)112 - это инициатива, направленная на исполь-зование результатов исследований и инновационных проектов для поддержки разработки политики. В нескольких проектах с батареями113 рассматривались такие вопросы, как срок службы, повторное использование и рециркуляция, а также вносились рекомендации в отношении политики.114

Автомобильный сектор

Учитывая недавнее внедрение электромобилей на европейском рынке и при-нимая во внимание средний срок службы компонентов EV (приблизительно 10 лет)115, значительное количество EV еще не достигло окончания срока службы.. Крупномасштабный рециклинг не ожидается до 2020 г., и он станет более эффек-тивным только после 2025 г. В нынешних условиях низких цен на литий и редко-земельные металлы высокие затраты на технологию в основном не апробированы в промышленных масштабах, и при отсутствии значительных потоков отходов, инфраструктура рециклинга ЕС, ориентированная на батареи электромобилей и электродвигатели, все еще слаба.116

В настоящее время наиболее интересным материалом для тех, кто занимается рециклингом литий-ионных аккумуляторов является кобальт. В частности, в сфе-ре аккумуляторов EV потенциал рециклинга является значительным, поскольку эти батареи могут быть легче собраны, если будет создана специальная система возврата. Однако конкретные проблемы, связанные с уменьшением использова-ния кобальта в наиболее подходящих химических системах с литий-ионными аккумуляторами, могут сделать рециклинг непривлекательным, если экономиче-ская полезность не будет распространена на другие материалы, такие как литий и графит.117 Например, в то время как графитовые анодные материалы в настоящее время не подвергаются рециклингу, не имеется очевидных препятствий для их

109 http://www.recupyl.com/121-20-31-lithium-polymer-battery.html , http://recupyl.com/44-used-batteries-recycling-plant.html 110 http://www.akkuser.fi/en/news.htm 111 http://www.accurec.de/ 112 Проекты, финансируемые ЕС для формулирования инновационной политики. 113 BATTERIES2020, MARS EV, EVERLASTING 114 EC, 2017, "BATTERIES - A major opportunity for a sustainable society", https://ec.europa.eu/info/sites/info/files/batteries_p4p-report_2017.pdf 115 JRC, 2016 (как указано выше) и ссылки в нем. 116 JRC, 2017, http://dx.doi.org/10.2760/6060 117 CEC, 2015 год. Экологически обоснованное управление аккумуляторами с конечным сроком службы от электроприводных автомобилей в Северной Америке.

55

утилизации гидрометаллургическими процессами и прямым методом физическо-го рециклинга.118

Что касается редкоземельных элементов, содержащихся в электрических тяго-вых двигателях, хотя текущий уровень рециклинга постоянных магнитов с ис-текшим сроком службы все еще очень ограничен119, в нескольких исследованиях оценивается, что потенциальный уровень рециклинга РЗЭ составит около 40% в течение следующих 20 лет.120

Рост рынка электромобилей со временем может сократить спрос на платину, палладий и родий, хотя гибридные технологии все еще зависят от этих нейтрали-заторов для ограничения выбросов. Тем не менее, рост использования нейтрали-заторов на топливных элементах может помочь сбалансировать это некоторое снижения спроса.121 Что касается рециклинга платины, палладия и родия, то ре-циклинг автокатализаторов (каталитических нейтрализаторов) оценивается в пре-делах от 50 до 60% .122

Сообщается, что шинная промышленность использует до 75% натурального каучука, потребляемого в ЕС. Средняя автомобильная шина содержит 15% нату-рального каучука по массе, а грузовая шина содержит в среднем 30%. Обращение с отработавшими шинами относительно хорошо организовано в Европе. В 2015 г. 92% отработавших шин (в сравнении с 51% в 1996 г.) были либо повторно ис-пользованы как подержанные шины, либо отремонтированы путем восстановле-ния протектора, рециклинга или отправлены на утилизацию энергии. Однако рециклинг шин - это рециклинг с разомкнутым контуром, что означает, что рези-новая крошка, полученная из шин, в основном используется в других применени-ях, чем шины, поскольку современные технологии девулканизации резины123 не являются достаточно избирательными, чтобы добиться требуемой высококачест-венной девулканизации.124

Нынешняя политика ЕС

Директива 2000/53/EU о транспортных средствах, снятых с эксплуатации (“Директива ELV”) устанавливает высокие цели, которые должны быть достиг-нуты операторами экономической деятельности: 95% для повторного использо-вания и утилизации и 85% для повторного использования и рециклинга в пере-

118 Moradi, B. & Botte, G.G. J Appl Electrochem (2016) 46: 123. http://link.springer.com/article/10.1007/s10800-015-0914-0 119 Восстановление редких земель от электронных отходов: возможность для высокотехно-логичных МСП. Исследование для Комитета ITRE IP / A / ITRE / 2014-09. 120 JRC, 2016 (как указано выше) и ссылки в нем. 121 EC, 2015. «Отчет о критических сырьевых материалах для критических профилей сырья ЕС», http://ec.europa.eu/DocsRoom/documents/11911/attachments/1/translations/en/renditions/native 122 EC, 2015. «Отчет о критических сырьевых материалах для критических профилей сырья ЕС», http://ec.europa.eu/DocsRoom/documents/11911/attachments/1/translations/en/renditions/native 123 Девулканизация резины – основная стадия регенерации, при которой под действием механической, тепловой, а также химической энергии окисления полимерного вещества вулканизата происходит превращение резины в пластичный продукт. 124 EC, 2017. «Обзор критических сырьевых материалов - важные информационные бюлле-тени для сырьевых материалов», https://publications.europa.eu/en/publication-detail/-/publication/7345e3e8-98fc-11e7-b92d-01aa75ed71a1/language-en

56

счете на средний вес транспортного средства и год, начиная с 2015 г. На основе отчетности до сих пор почти все государства-члены достигли раньше целей в 85% для повторного использования и утилизации и 80% для повторного исполь-зования и рециклинга.

Директива 2005/64/EC об одобрении типа автотранспортных средств в от-ношении возможности их повторного использования, возможности проведения рециклинга и возможности восстановления была принята согласно положению, ст. 7 (4) Директивы ELV, чтобы гарантировать, что производители транспортных средств будут проектировать транспортные средства таким образом, чтобы дета-ли и материалы можно было повторно использовать, подвергать рециклингу или утилизировать после того, как транспортное средство закончит свой естествен-ный срок службы. В результате новые транспортные средства могут продаваться в ЕС только в том случае, если их можно повторно использовать, утилизировать и подвергать рециклингу в соответствии с целями Директивы ELV.

Директива об аккумуляторах 2006/66/EC также применяется к автомобильным и тяговым батареям.

План действий в циркулярной экономике

В ”Плане действий по циркулярной экономике” имеется одна явная ссылка на транспортные средства: в контексте Регламента ЕС о перевозке отходов125 Ко-миссия обязалась принять дополнительные меры, чтобы помочь обеспечить пра-вильное выполнение Регламента, в котором указывается, что с потоками отходов с высокой стоимостью, таких как транспортные средства с истекшим сроком экс-плуатации, будут обращаться таким образом, чтобы предотвратить потери сырье-вых материалов .

В качестве первого шага в общем контексте обеспечения соответствия Дирек-тиве по ELV было поручено провести оценку реализации Директивы по ELV с акцентом на транспортные средства с истекшим сроком эксплуатации неизвест-ного местонахождения, в ходе которой был проведен семинар для заинтересован-ных сторон и была организована общественная консультация126. Выяснилось, что между заинтересованными сторонами существует широкое и совместное пони-мание того, что нынешние процедуры нуждаются в дальнейшем совершенствова-нии, чтобы отслеживать транспортные средства и улучшать выполнение требова-ния о выдаче и представлении сертификата об уничтожении транспортного сред-ства. Это включает в себя устранение возможных лазеек, например, путем пре-доставления доказательств судьбы транспортного средства во время временного снятия с регистрационного учета и штрафования владельцев, которые не сооб-щают о местонахождении временно снятых с учета транспортных средств. Ис-пользование экономических стимулов - например, сборов или систем возмещения - для доставки транспортных средств с истекшим сроком эксплуатации на санк-ционированные сооружения для переработки также обсуждалось, в частности, с учетом опыта некоторых государств-членов.

125 Регламент (ЕС) № 1013/2006 с поправками, внесенными Регламентом (ЕС) № 660/2014 126 http://ec.europa.eu/environment/waste/elv/index.htm

57

Передовая практика

• Изготовители транспортных средств создали Международную информационную сис-тему по демонтажу (IDIS)127, которая собирает информацию для экономических операто-ров по обращению с транспортными средствами с истекшим сроком эксплуатации для содействия экологически безопасному и экономичному демонтажу и переработке и для достижения целей, установленных в Директиве по ELV.

• Для облегчения контроля за перевозками транспортных средств с истекшим сроком эксплуатации и, в частности, установленными критериями, позволяющими проводить различие между подержанными транспортными средствами и транспортными средствами, снятыми с эксплуатации, ответственные представители государств-членов за перевозки отходов согласовали Руководящие принципы для отходов транспортных средств128, кото-рые эксплуатируются с 1 сентября 2011 г.

• В соответствии с рекомендациями Комиссии по решению проблемы транспортных средств с истекшим сроком эксплуатации с неизвестным местонахождением ряд госу-дарств-членов внесли поправки в национальное законодательство, чтобы обеспечить луч-ший контроль над зарегистрированными транспортными средствами и избежать снятия с регистрационного учета, когда это не связано с правовым режимом для транспортных средств, снятых с эксплуатации, или легальными продажами подержанных автомобилей.

• Некоторые компании начали инвестировать в рециклинг отработавших батарей элек-тромобилей в Европе (например, Umicore в Бельгии (транснациональная компания в сек-торе материаловедения)129, Recupyl (компания в секторе рециклинга батарей) во Фран-ции130). Некоторые компании (например, Société Nouvelle d'Affinage des Métaux, SNAM (французская компания в секторе рециклинга аккумуляторов и батарей) и Umicore) объе-динились с автопроизводителями (такими как Toyota (крупнейшая японская автомобиле-строительная корпорация)131 и PSA Peugeot Citroën (французская автомобилестроительная компания)132 и Tesla (американская компания, производитель электромобилей и занимаю-щаяся поиском решений для хранения электроэнергии133) для сбора и утилизации батарей.

• Был разработан ряд исследовательских инициатив и экспериментальных проектов для оценки повторного использования батарей, которые больше не подходят для EV в приложениях для хранения энергии. Batteries2020 (проект ЕС, направленный на увеличе-ние срока службы автомобильных батарей и улучшение их характеристик)134, Energy Local Storage Advanced system (ELSA) (перспективная система хранения энергии)135, ABattReLife (проект создания нового поколения батарей)136 и Netfficient (проект разработ-ки систем хранения энергии)137 являются примерами проектов, финансируемых ЕС, рас-сматривают наиболее подходящие и устойчивые применения для повторного использова-ния для батарей EV. Дальнейшие заявки планируются138, требующие рассмотрения всей цепочки создания добавленной стоимости, включая аспекты циркулярной экономики.

127 http://www.idis2.com 128 http://ec.europa.eu/environment/waste/shipments/guidance.htm 129 http://www.umicore.com/en/industries/recycling/umicore-battery-recycling/ 130 http://www.recupyl.com/104-batteries-the-future.html 131 http://www.gov.scot/Publications/2013/12/9124/5 132 http://www.snam.com/upload/actu/20151208%20PR%20PSA%20SNAM_A%20-%20version%20FS.pdf 133 https://www.tesla.com/it_IT/blog/teslas-closed-loop-battery-recycling-program 134 http://www.batteries2020.eu/ 135 http://www.elsa-h2020.eu/ 136 http://www.abattrelife.eu/ 137 http://netfficient-project.eu/ 138 https://ec.europa.eu/inea/en/horizon-2020/green-vehicles

58

Возможные дальнейшие действия

• Содействие принятию маркировок или других средств для декларирования о содержании CRM в ключевых компонентах транспортных средств, таких как батареи и автомобильные катализаторы, например, с помощью стандартизации.

• Требование по разработке европейских стандартов для эффективного мате-риального рециклинга транспортных средств с истекшим сроком эксплуатации, в том числе для CRM.

• Обеспечение дальнейшей поддержки НИОКР и инновационной деятельности промышленного масштаба для разработки конкурентоспособных технологий рециклинга, ориентированных на материалы, которые в настоящее время не под-вергаются рециклингу (и вряд ли будут), например, литий, графит и редкоземель-ные элементы.

• Продолжение мониторинга развития событий на рынке EV и прогнозирова-ния спроса и запасов соответствующих важнейших материалов.

• Гармонизация национальны процедур регистрации/снятия с регистрации в ЕС, содействие обмену информацией между государствами-членами и обеспече-ние отслеживания судьбы временно снятых с учета транспортных средств.

• Поощрение государств-членов в использовании экономических стимулов - например, системы сбора или возврата - доставка автомобилей с истекшим сро-ком эксплуатации на авторизованные системы обращения с отходами.

• При необходимости придание обязательной силы в пересмотренной руково-дствам для корреспондентов № 9 в соответствии с Регламентом о перевозке отхо-дов.

См. также Технологическую дорожную карту для уменьшения до нуля отходов ELV139 в рамках проекта NEW_InnoNet Horizon 2020.

Возобновляемая энергия

Рынки ветроэнергетики и фотоэлектрических (PV) энергетических технологий в последние годы быстро растут, и ожидается, что в ближайшие годы будет на-блюдаться значительный рост доли возобновляемых источников энергии.

Ветроэнергетические технологии и системы фотоэлектрической солнечной энергии основаны на различных материалах, включая шесть CRM: неодим (Nd), празеодим (Pr), диспрозий (Dy), индий (In), галлий (Ga) и металлический кремний (Si) (см. рис. 21). Спрос ЕС на эти материалы будет изменяться в будущем в зави-симости от темпов внедрения ветровых и PV-технологий, и сочетания техноло-гий. Например, большинство ветряных турбин, установленных в настоящее время в ЕС, не используют генераторы на постоянных магнитах и, следовательно, для них не требуются редкоземельные элементы. Тем не менее, ситуация может зна-чительно измениться в ближайшие 10-15 лет из-за оценки энергии ветра: внедре-ние крупных и более эффективных турбин, а также больший масштаб примене-ния оффшорных ветряных электростанций может повлечь за собой большее ис-пользование постоянных магнитов. Прогнозируемое изменение спроса ЕС на шесть CRM приведена на рисунке 22140. Крупные экономики, такие как Китай и США, имеют масштабные планы по внедрению чистой энергии, даже если они могут не зависеть в той же степени, что и Европа в отношении развития оффшор-ных ветроэлектростанций с использованием постоянных магнитов. Таким обра-зом, производители ЕС могут столкнуться с большей конкуренцией за поставки одних и тех же материалов.

139 http://www.newinnonet.eu/ReportsList.aspx 140 Потребность в кремнии на рисунке 22 означает количество солнечного спроса.

59

Несколько проектов, направленных на рециклинг постоянных магнитов, либо одобрены, либо находятся в стадии реализации в Китае141. В настоящее время нет рециклинга редкоземельных элементов, используемых в постоянных магнитах, в ЕС. До 2030 г. большинство ветряных турбин все еще будут работать (при усло-вии, что срок их эксплуатации составляет 30 лет).

Рециклинг Si, In, Ga из фотоэлектрических модулей наряду с другими сырье-выми материалами, такими как стекло, алюминий, медь и серебро, характеризу-ется высоким потенциалом: более чем у 95% из них отмечен экономически при-емлемый уровень рециклинга.142 Модули фотоэлектрических устройств характе-ризуются значительным сроком службы - более 25 лет – и это означает, что эта все еще молодая технология до сих пор отличается образованием относительно небольшого количества отходов. Тем не менее, потенциал огромен: от 2 до 8 миллионов тонн отходов фотоэлектрических устройств, которые, по оценкам, образуются в глобальном масштабе в 2030 г., возрастет до 60-75 миллионов т к 2050 г.143

Нынешняя политика ЕС

Возобновляемая энергия лежит в основе приоритетов Энергетического союза. Директива по возобновляемым источникам энергии (2009/28/EC), устанавливаю-щая целевые показатели возобновляемых источников энергии в Европе и на на-циональном уровне на 2020 г., была и будет оставаться одним из центральных элементов политики Энергетического союза с учетом того, что ЕС является ми-ровым лидером в использовании возобновляемых источников энергии. В целом по ЕС будет достигнут 20-процентный целевой показатель к 2020 г. Однако некоторым государствам-членам необходимо будет активизировать свои усилия для достижения своих национальных целей.

Предложение Комиссии о пересмотренной Директиве по возобновляемым ис-точникам энергии144 нацелено на дальнейшее укрепление европейского аспекта политики в области возобновляемых источников энергии, чтобы сделать ЕС гло-бальным лидером в области возобновляемых источников энергии и обеспечить, чтобы была достигнута цель по крайней мере 27% возобновляемых источников энергии в конечном потреблении энергии в ЕС к 2030 г.

Рабочий план Ecodesign 2016-2019 гг. включает солнечные панели и инверто-ры в качестве группы продуктов, которые имеют значительный потенциал для экономии энергии. Будет проведено специальное исследование для изучения это-го потенциала, но также будут рассмотрены аспекты, обеспечивающие матери-альную эффективность, а также долговечность и пригодность к повторному ис-пользованию. Эти аспекты должны обеспечивать эффективное использование CRM в солнечных панелях и инверторах.

141 Roskill, 2015. Rare Earths: Market Outlook to 2020, 15th edition 2015, London UK, ISBN 978 0 86214 618 4. 142 BINE, 2010. Bine Informationdienst, Перерабатывающие фотоэлектрические модули, Projektinfo 02/10. http://www.bine.info/fileadmin/content/Publikationen/Englische_Infos/projekt_0210_engl_internetx.pdf 143 Управление окончанием срока службы, солнечные фотогальванические панели, IRENA 2016 и IEA-PVPS; http://www.irena.org/DocumentDownloads/Publications/IRENA_IEAPVPS_End-of-Life_Solar_PV_ Panels_2016.pdf 144 COM (2016) 767

60

Передовая практика

• Швеция: раннее принятие обязательных целевых показателей рециклинга (согласно Директиве WEEE) для систем PV для содействия более высокому уровню рециклинга и утилизации.145

• Ассоциация PV CYCLE146, созданная в 2007 г., бесплатно собирает отходы PV для обработки, уже перерабатывая солнечные панели (главным образом, отходы производства, панели, поврежденные во время поставки или установки или не достигшие конца срока службы) из Испании, Германии, Италии , Бель-гии, Греции и Чешской Республики.

• Поддержка ЕС для разработки и демонстрации эффективных материалов для окружающей среды (например, проект Horizon 2020 NEOHIRE147 по исполь-зованию РЗЭ, Co и Ga в постоянных магнитах) и PV (например, подпроект FRELP148 в проекте LIFE).

Возможные дальнейшие действия

• Изучение вопроса о том, следует ли ЕС разработать конкретную политику для экологического проектирования ветряных турбин (в соответствии с Директи-вой по Экодизайну) и/или их управление ими по окончании срока службы в под-держку соответствующих секторов производства и рециклинга.

• Обеспечение целенаправленной поддержки инновационных и исследователь-ских мероприятий, способствующих эффективным решениям в области материа-ловедения при использовании CRM в ветроэнергетических и фотоэлектрических технологиях.

Оборонная промышленность

Оборонная промышленность в Европе зависит от целого ряда сырьевых ма-териалов, которые необходимы для создания большого спектра ключевых обо-ронительных возможностей. Тридцать девять сырьевых материалов были иден-тифицированы как “важные”149 для производства высокоэффективных перера-ботанных материалов и полуфабрикатов (например, сплавов, композитов и т. д.), необходимых для широкого спектра связанных с обороной компонентов и подсистем.150

Семнадцать из этих тридцати девяти сырьевых материалов оцениваются в 2017 г. как CRM151 (табл. 3).

145 Вывод из эксплуатации и рециклинг фотоэлектрических модулей в Европе и Японии - современные методологии, нормы и будущие тенденции, магистерская работа • 30 HEC, Шведский университет сельскохозяйственных наук; http://stud.epsilon.slu.se/7608/1/auer_a_150211.pdf 146 http://www.pvcycle.org 147 http://neohire.eu Проект, направленный на снижение использования редкоземельных элементов, кобальта и кобальта и галлия, применяемых в постоянных магнитах, которые используются в системах ветроэнергетики. 148 https://frelp.info Проект, направленный на достижение уровня рециклинга фотоэлектри-ческих панелей, завершивших срок службы экономически жизнеспособным способом 149 Термин “важный” используется для обозначения материалов с уникальными свойствами, необходимыми для выполнения строгих требований оборонных применений. 150 C.C. Pavel, E. Tzimas. JRC report: Raw materials in the European defence industry. EUR 27542 EN; doi:10.2790/0444. (C.C. Павел, Э. Цимас. Отчет JRC: Сырье в европейской обо-ронной промышленности. 27542 евро; DOI: 10,2790 / 0444.) 151 https://ec.europa.eu/growth/sectors/raw-materials/specific-interest/critical_en

61

Таблица 3

Важнейшие сырьевые материалы (перечень 2017), используемые в европейской оборонной промышленности и в основных оборонительных

секторах обороны после конечного использования (источник JRC132)

Основные сырьевые материалы

Роль в оборонной промышленности

Основной подсектор конечного использования

оборонной промышленности

Бериллий В качестве оксида и в различных сплавах с медью или алюминием для производства различных ком-понентов, например, в планёрах истребителях, шасси самолета, соединительных разъемах, элек-тронных/оптических системах для связи и систем наведения на цель

Авиационный, морской, электроника

Кобальт В основном в суперсплавах на основе никеля для турбин, компрессоров и вентиляторов в двигателе истребителя, а также в электродвигателях (с маг-нитами) и батареях в сочетании с самарием и дру-гими элементами (например, никелем или литием)

Аэронавтика, морской

Диспрозий В качестве незначительной добавки в мощных постоянных магнитах неодима и железа-бора (NdFeB) для электродвигателей, систем наведения, систем управления, приводов и усилителей (на-пример, линейные двигатели и звуковые колонки, спутниковая связь)

Ракеты

Галлий

Связь (например, передатчик) и электрооптиче-ские системы и бортовая электроника в качестве арсенида галлия и нитрита галлия; наведение ракет

Электроника

Германий

Бортовая электроника для инерционной и боевой аэронавигации, системы ИК-слежения, бинокли (в том числе ночного видения), система навигации GPS/SAL; фонари; как подложка солнечных бата-рей, питающих военные спутники

Электроника

Гафний В качестве оксида в электрооптических системах для радара и небольшая доля в суперсплавах для авиационных двигателей

Аэронавтика, электроника

Индий

Лазерная система наведения, датчики, оборудование для идентификации радиолокационных изображе-ний и инерционной навигации, а также бортовая электроника с фазированной антенной решеткой

Электроника

Неодим

Компонент мощных постоянных неодим-железо-борных магнитов для различных применений: электродвигатели, системы наведения, системы управления, исполнительные механизмы и усили-тели (например, линейные двигатели и звуковые колонки, спутниковая связь и т. д.); в лазерах как кристаллы неодима: иттрий-алюминий-граната

Аэронавтика, космос, электроника

Ниобий

Отделение пункта наведения ракет и в небольших количествах в составе никелевых сплавов для высокотемпературной части реактивных турбин

Ракеты для аэронавтики

Платина

Тонкое покрытие турбинных лопаток в сочетании с никелем и алюминием

Аэронавтика

62

Продолжение таблицы 3 Празеодим

В неодим-железо-борных постоянных магнитах (обычно в сочетании с неодимом в соотношении Nd: Pr = 4: 1) с теми же применениями, что и для неодима

Ракеты

РЗЭ (другие152)

Достаточно ограниченные и специализированные применения в области обороны, такие как магни-ты, радар (генерация сигналов, наблюдение и об-наружение ракеты), лазеры, датчики, другие элек-тронные компоненты, люминофор (системы бор-тового компьютера), жаропрочные суперсплавы и стальные сплавы

Аэронавтика, электрони-ка

Самарий

С кобальтом в постоянных самарий-кобальтовых магнитах, используемых в электродвигателях и дизельных электрических двигателях, и в элек-тронных применениях

Авиационный, морской, электроника

Тантал

Конденсаторы для бортовых применений: бинок-ли, оборудование для идентификации/ИК, инерци-онная навигация, радары; в суперсплавах, исполь-зуемых в реактивных турбинах и других силовых установках; как облицовка кумулятивного заряда и снарядов, формирующихся при взрыве заряда

Аэронавтика, электрони-ка

Вольфрам

Элемент сплава для балласта, боезаряда, боевых кумулятивных зарядов, воротников бронежилета, припоя, электросистем, бронебойных и танковых боеприпасов; также используется в сплавах в аэ-ронавтике для снарядов (стреловидных элемен-тов), фюзеляжей, крыльев и турбинных двигате-лей; карбид вольфрама необходим для режущих машин

Аэронавтика, наземные условия

Ванадий

Добавка для повышения сопротивления износу и деформации стали; ванадийсодержащие сплавы используются для корпуса подводных лодок, в конструкционных деталях, двигателях и шасси самолета а также в легирующих присадках для огнестрельного оружия, броне, фюзеляжах и крыльях

Аэронавтика, морской

Иттрий

Лазерные кристаллы для систем нацеливания оружия, в системах установления связи, как элек-тролит для топливных элементов, люминофор для экранов дисплея, систем освещения; в составах в оборудовании области генерирования, обнаруже-ния и мониторинга сигналов, в теплозащитных покрытиях и в качестве легирующих элементов для специальных марок стали

Электроника

152 Другие РЗЭ: церий, эрбий, европий, гадолиний, гольмий, лантан, лютеций, скандий, тербий, тулий, иттербий.

63

Подсекторы аэронавигационной и электронной защиты являются основными пользователями CRM (и наиболее уязвимыми с точки зрения потенциальных ограничений материальных ресурсов).

Точная информация о типе, составе и количестве материалов, используемых в европейских применениях в оборонной промышленности ограниченная, главным образом в связи с конфиденциальностью. Точная информация о повторном ис-пользовании потоков отходов, образующихся при производстве высокотехноло-гичных компонентов для применения в оборонной промышленности, в рамках обращения после окончания срока службы недоступна.

В целом, можно ожидать появления финансовых и экономических препятствия для рециклинга важнейших и дефицитных материалов в оборонной промышлен-ности. С экономической точки зрения сырьевые материалы для некоторых при-менений представляет собой небольшую часть общей стоимости продукта (на-пример, стоимость материалов, содержащихся в реактивном двигателе может не превышать 2% от стоимости двигателя153). Несмотря на то, что сплав, который подвергается рециклингу из систем оборонного и гражданского применения, со-держит ценные и дорогие CRMs, разделение его составляющих может быть не-эффективным с точки зрения затрат.

В аэрокосмической промышленности рециклинг материалов до настоящего времени не рассматривался серьезно, и имеется мало информации, в частности, в официальной статистике. Теперь это стало обычной практикой учитывать все металлы в аэрокосмической промышленности, например, при производстве реак-тивного двигателя; любой избыточный металл поступает в замкнутую систему рециклинга154. В некоторых публикациях утверждается, что в настоящее время уровень рециклинга самолетов достиг примерно 60%, а аэрокосмическая про-мышленность поставила цель довести его до 80-90%155. Композитные материалы из углеродистых волокон становятся более популярными для применений в аэро-навтике, такого типа как реактивные истребители, а также крупнейшие промыш-ленные компании (например, Airbus156, Boeing157 и т.д.) уже инициировали про-граммы для рециклинга материалов из углеродистого волокна. Алюминий, маг-ний, титан, а также сталь – некоторые материалы, которые в настоящее время подвергаются рециклингу как из отходов, образующихся при производстве кон-струкций летательных аппаратов и компонентов двигателей, так и из восстанов-ленных компонентов из отремонтированных самолетов. Однако другие CRMs, такие как РЗЭ, все еще подвергаются рециклингу только в небольших количест-вах, главным образом из лома постоянных магнитов.

153 Стратегические материалы: технологии для снижения уязвимостей импорта в США. Вашингтон, округ Колумбия: Конгресс США, Управление по оценке технологий, OTA-ITE-248, май 1985 года: https://www.princeton.edu/~ota/disk2/1985/8525/8525.PDF. 154 US National Academy of Science, Managing Materials for a Twenty-first Century Military. Washington, 2008, p. 89. 155 A. P. Mouritz, Introduction to aerospace materials. Elsevier, May 2012, p. 560. 156 Одна из крупнейших авиастроительных компаний в мире, образованная в 1970 г. путем слияния нескольких европейских авиапроизводителей. Имеет штаб-квартиру в Тулузе. 157 Американская корпорация, один из крупнейших мировых производителей авиационной, военной и космической техники, основанная в 1916 г., со штаб-квартирой в Чикаго.

64

Нынешняя политика ЕС

30 ноября 2016 г. Комиссия приняла Европейский план действий в области обороны158. В нем изложены конкретные предложения по поддержке прочных и инновационных приоритетов европейской оборонной промышленности, согласо-ванных странами ЕС. Это будет делаться путем мобилизации имеющихся в ЕС инструментов для обеспечения того, чтобы европейская оборонная промышлен-ность смогла удовлетворить будущие потребности Европы в безопасности.

Основные предлагаемые меры

• Европейский оборонный фонд (7 июня 2017 г. Европейская Комиссия пред-ставила планы создания Европейского оборонного фонда, из которого будут фи-нансироваться разработки военных технологий и их закупки. Подготовлены так-же варианты будущего сотрудничества ЕС в сфере обороны) должен финансиро-вать совместные научно- исследовательские проекты, а также совместные разра-ботки в области военной промышленности, которые принадлежать странам ЕС, в приоритетных областях;

• Поддержка SMEs путем стимулирования инвестиций в цепи поставок для оборонной промышленности;

• Обеспечение наличия в Европе открытого и конкурентного единого рынка для оборонных целей.

Безопасность поставок считается краеугольным камнем подлинного единого рынка оборонных нужд. Вот, почему Комиссия будет выявлять узкие места и риски поставок, связанные с материалами, необходимыми для развития ключе-вых возможностей. Эта работа, запланированная на 2018 г., будет проводиться по результатам первого исследования JRC134. Результаты работы могут дать ценные материалы для будущих исследовательских программ ЕС, которые могут содей-ствовать смягчению рисков поставок, например, с помощью замещения CRMs.

Возможные дальнейшие действия

• Сбор информации о цепочках поставок материалов для полуфабрикатов обо-ронной продукции и определение того, будут ли области промышленности, вно-сящие вклад в оборону, подвергаться рискам, на основе конкретных оценок.

• Обеспечение поддержки совместному финансированию исследований в об-ласти обороны для смягчения рисков поставок, связанных с сырьевыми материа-лами, необходимыми для развития ключевых возможностей оборонной промыш-ленности Европы, и поиск решений для повышения эффективности использова-ния ресурсов, рециклинга и замещения соответствующего сырьевых материалов.

Химические вещества и удобрения

Производство некоторых химических веществ и удобрений в Европе зависит от многих CRM (рис. 5), таких как: сурьма, бариты; висмут; бораты; кобальт; плавиковый шпат; гафний; природный графит; ниобий; металлы платиновой группы (МПГ); фосфорит; фосфор; редкоземельные элементы (РЗЭ); металличе-ский кремний; тантал; вольфрам; ванадий.

158 COM (2016)950

65

Рис. 5 Доля CRM, используемых в химических веществах и удобрениях в соответствии с оценкой CRM 2017 г.159

* Включено только подмножество CRM, используемых в химических веществах и удоб-рениях.

** Средняя доля для: Pt, Pd, Rh, Ru в PGM (кроме Ir); Ce, Nd, Pr в РЗЭ” P (rock)” означа-ет фосфорит.

Various chemical products Различные химические продукты

Industrial fluids Промышленные жидкости

Fertilisers Удобрения

Catalysts Катализаторы

Ceramics and Pigments Керамика и красители

Tire adhesives and paint dryers Шинные адгезивы и закрепители краски

Fluorochemicals Фтористые соединения

Refrigeration and air conditioning Холодильная техника и кондиционирование воздуха

Electrochemical applications Электрохимические применения

Fireworks and detergents Пиротехнические изделия и моющие средства

Silicones, silanes Силиконы, силаны

Пояснения к рисунку: Materials - материалы, Sectors (End-Use Shares) – сектора (доли в конечном использовании), Chemicals – химические вещества, Fertilizers - удобрения, Other sectors – другие сектора, REE - РЗЭ

159 JRC на основе данных оценки критичности ЕС в 2017 году. Химические и удобные сек-тора в основном состоят в секторах NACE C20 - Производство химических веществ и хи-мических продуктов.

66

Основными применениями CRM в секторах химических веществ и удобрений являются их использование в производстве катализаторов, удобрений, полиме-ров, фармацевтики и красителей. Примеры включают: 86% фосфорита использу-ется при производстве удобрений; 90% белого фосфора используется при произ-водстве моющих средств и других химических веществ; 60% висмута использу-ется при изготовлении фармацевтических препаратов и других химических ве-ществ; и 54% металлического кремния используется для производства силиконов и силикатов (конечные применения, например, в шампунях, крепежных материа-лах и изоляционных материалах).

Химические вещества, содержащие CRM, производятся для широкого круга других секторов, например. 43% сурьмы используется в производстве огнезащит-ных химикатов, которые включены в полимеры, используемые главным образом в секторе электротехнического и электронного оборудования. Поэтому общая важность CRM для обрабатывающей промышленности выше, чем то, что пред-ставлено на рис. 5.

Согласно исследованию MSA160, CRM, используемые в нескольких химиче-ских применениях, теряются в окружающей среде при использовании или на по-лигонах. Примерами этих потерь являются: природный графит, используемый в смазочных материалах, силиконы, используемые в различных химических веще-ствах, вольфрам, используемый при производстве катализаторов, и большой про-цент боратов и фосфатов, используемых в удобрениях.

Для боратов и фосфатов источниками вторичных материалов являются био-генные отходы (например, навоз или другие побочные продукты животного про-исхождения, био- и пищевые отходы, сточные воды)161, для которых рециклинг считается функциональным (см. рис. 24), поскольку он заменяет первичный бор и фосфора. Рециклинг отходов, богатых фосфором, также может помочь предот-вратить эвтрофикацию воды.

Нынешняя политика ЕС

Действующий регламент по удобрениям (ЕС 2003/2003) обеспечивает свобод-ное перемещение на внутреннем рынке минеральных удобрений, относящихся к одному из видов продукции, включенных в приложение I к Регламенту. Такие продукты могут быть маркированы как “Удобрения ЕС”. Компании, желающие продавать продукты других типов в качестве удобрений ЕС, должны сначала получить разрешение нового типа в соответствии с решением Комиссии, внося-щим поправки в это Приложение. Около 50% удобрений, находящихся в настоя-щее время на рынке ЕС, включая практически все удобрения, произведенные из органических материалов, таких как побочная продукция животноводства или другие сельскохозяйственные побочные продукты, либо подвергнутые рециклин-гу биологические отходы из пищевой цепи, в настоящее время не включены в приложение.

160 https://ec.europa.eu/jrc/en/scientific-tool/msa 161 Schoumans, OF, Bouraoui, F, Kabbe, C, Oenema, O, van Dijk, KC. Управление фосфором в Европе в меняющемся мире, 44, 180-92, 2015.

67

План действий в циркулярной экономике

Комиссия обязалась в рамках Плана действий по циркулярной экономике предложить пересмотренный Регламент ЕС об удобрениях, с тем чтобы облег-чить признание органических и отработанных удобрений на едином рынке и, таким образом, способствовать рециклингу биологических питательных веществ в качестве удобрения в циркулярной экономике.

17 марта 2016 г. Комиссия предложила Регламент162 для согласования правил ЕС в отношении продуктов, полученных из органических отходов и побочных продуктов, и для обеспечения правил безопасной утилизации питательных ве-ществ во вторичное сырье; когда органические отходы отвечают строгим прави-лам, они могут стать компонентом продуктов удобрения с маркировкой CE с не-ограниченным доступом к единому рынку.

Передовая практика

• Рециклинг CRMs из отработанных катализаторов, используемых в секторе химических веществ: в 2012 г. Европейская ассоциация производителей катали-заторов разработала общие руководящие принципы для управления отработан-ными катализаторами, которые могут применяться для рециклинга CRM.163 Рециклинг ПГМ из катализаторов, используемых в химических процессах, дос-тигает уровней 80-90% .164

Основные применения CRMs и информация о рециклинге (Проработка JRC на основе исследования CRM 2017 года и

исследования MSA 2015)

CRM Основные применения

Рециклинг Уровень

рециклинга по окончании срока службы

Рециклинг продуктов в конце срока службы

Сурьма

Огнезащитные средства; Свинцо-во-кислотные батареи; Свинцо-вые сплавы

28% Вторичная сурьма в основном утилизиру-ется из свинцово-кислотных аккумуля-торов

Барит

Утяжелитель в буровых раство-рах для нефтяных и газовых скважин или “промывочной жид-кости”; Наполнитель в каучуках, пластмассах, красках и бумаге; Химическая промышленность

1% Небольшое количество барита утилизируется на буровых площадках

162 https://ec.europa.eu/transparency/regdoc/rep/1/2016/EN/1-2016-157-EN-F1-1.PDF 163 ECMA, Ecma Руководство по управлению отработанными катализаторами, 2012 164 Hagelüken, C, Переработка металлов платиновой группы: европейская перспектива, Johnson Matthey Technology Review, 56, 29-35, 2012.

68

Бериллий

Электронное и телекоммуника-ционное оборудование; Транс-порт и оборона (Автомобильная электроника, Автомобильные компоненты, Аэрокосмические компоненты)

0% Бериллий не подверга-ется рециклингу из продуктов с истекшим сроком годности

Висмут

Химические вещества; Плавкие сплавы (легкоплавкие сплавы) и другие сплавы; Металлургиче-ские добавки

1% Висмут трудно подда-ется рециклингу, пото-му что он в основном используется во многих рассеивающих приме-нениях, таких как пиг-менты и фармацевтиче-ские препараты.

Бораты

Стекло (изоляция); Стекло (без изоляции); Стекловидное удоб-рение и керамика; Удобрения

0.6% Бораты могут быть заменены вторичными источниками при ре-циклинге биогенных потоков отходов, таких как пищевые и расти-тельные отходы, навоз и осадки сточных вод

Коксующийся уголь

Производство базового металла

0% Уровень рециклинга коксующегося угля рециркуляции по окончании срока службы оценивается равным нулю

Кобальт

Аккумуляторные химикаты, Суперсплавы, наплавка твердым сплавом/ HSS (высокопрочная сталь) и другие сплавы; Твердые сплавы (карбиды и алмазные резцы)

35%

Лом по окончании срока службы на осно-ве кобальта может находиться в форме от работавших турбинных лопаток или других отработанных деталей из реактивных двига-телей, отработанных режущих инструментов из цементированного карбида, отработанных перезаряжаемых бата-рей, магнитов, которые были удалены из про-мышленного или быто-вого оборудования, отработанных катали-заторов, и т.п.

Плавиковый шпат

Твердые фторполимеры для по-крытия кухонной посуды и изо-ляции кабелей; Системы охлаж-дения и кондиционирования; черная металлургия; фторсодер-жащие соединения; выплавка алюминия и других металлов

1% Хотя сам плавиковый шпат не подвергается рециклингу, несколько тысяч тонн синтетиче-ского плавикового шпата утилизируется каждый год при обо-гащении урана

69

Галлий

Интегральные схемы; Освети-тельные приборы

0%

Уровень утилизации галлия из продуктов с истекшим сроком годности близок к нулю, и это связано с трудностями и затра-тами на его утилиза-цию высокодисперс-ных предметов

Германий

Оптические волокна; Инфра-красная оптика; Спутниковые солнечные элементы

2%

Только небольшое количество германия подвергается рецик-лингу из старого лома инфракрасной оптики, например, отработан-ных мобильных теле-фонов

Гафний

Базовые металлы; Детали машин; Химические товары; Оптика

1% Вполне вероятно, что в настоящее время в настоящее время прак-тически не проводится рециклинг по оконча-нии срока службы, учитывая его загряз-нение в ядерной от-расли и низкое про-центное содержание в суперсплавах

Гелий

Криогенные устройства; Контро-лируемые атмосферы; Сварка; Нагнетание и продувка; Полу-проводники, оптические волокна; баллоны

1%

Гелий, используемый в больших объемах, редко подвергается рециклингу

Индий

Плоские дисплеи; припои

0%

Очень малое количе-ство старого лома перерабатывается во всем мире из-за незна-чительных концентра-ций индия в конечных продуктах, отсутствия соответствующей технологии или низ-ких экономических стимулов по сравне-нию с расходами на рециклинг

70

Магний

Транспорт; Упаковка; Агент для десульфуризации (удаления се-ры)

13%

В ЕС большая доля магния используется в качестве легирующего элемента при произ-водстве алюминиевых сплавов и производ-ных применений. Большая часть лома магния с истекшим сроком годности под-вергается рециклингу как часть потока цен-ного алюминия. Маг-ниевые сплавы полно-стью подвергаются рециклингу после их сбора из продукции с истекшим сроком годности

Природный графит

Огнеупоры для сталеплавильного производства; Огнеупоры для литейных цехов

3%

Усилия в направлении рециклинга утилизи-руемых продуктов, содержащих природ-ный графит, сдержи-ваются избыточным предложением и низ-кими ценами. Сущест-вует некоторая доля рециклинга отрабо-тавших огнеупорных материалов

Натуральный каучук

Автомобильная промышленность

1% Рециклинг в конце срока эксплуатации ограничен либо из-за проблем с загрязнени-ем, либо из-за невоз-можности применения продукта

Ниобий

Сталь (конструкционная, автомо-бильная, трубопроводная)

0%

Количество ниобия, физически извлечен-ного из лома, незначи-тельно

PGMs Автомобильные нейтрализаторы; Ювелирные изделия; Электрони-ка

11% * Высокая ценность PGM делает их рецик-линг привлекательным Большинство объемов рециклинга приходит-ся на рециклинг отра-ботанных автомобиль-ных нейтрализаторов и электроники

71

Фосфорит

Минеральные удобрения; Пище-вые добавки

17% Фосфорит можно заменить вторичными источниками фосфора из рециклинга биоген-ных потоков отходов, таких как пищевые и растительные отходы, навоз и осадок сточ-ных вод

Фосфор Применения в химической про-мышленность

0%

РЗЭ (тяжелые) Фосфор: освещение, дисплеи; Магниты; Химические вещества (прочие)

6% * Рециклинг РЗЭ часто затруднен из-за того, как они вводятся как незначительные ком-поненты сложных изделий или как часть сложных материалов. Процессы, необходи-мые для рециклинга, являются энергоемки-ми и сложными

РЗЭ (легкие)

Магниты; Полировка стекла; FCCs (каталитический крекинг с подвижным слоем катализатора) ; Металлургия

7% *

Скандий

Твердооксидные топливные эле-менты; Al-Sc сплавы

0% Не известны цепи рециклинга скандия в продуктах с истекшим сроком годности

Металлический кремний

Химические применения Алю-миниевые сплавы

0%

В настоящее время металлический крем-ний не утилизируется из отходов после по-требления. Большин-ство химических при-менений имеет тен-денцию к рассеянию, что не позволяет вос-становить их. Имеют-ся исследования по рециклингу кремние-вых подложек, однако оно еще не материали-зовалось в рыночных решениях

Тантал

Конденсаторы; аэрокосмическая промышленность; распыляемые мишени; прокатное производст-во; карбиды

1%

Тантал может быть утилизирован из кон-денсаторов с истек-шим сроком годности и отработанных ми-шеней для распыления

72

Вольфрам

Дробилки и режущие инструмен-ты; горные и строительные инст-рументы; другие износостойкие применения

42%

Утилизация вольфра-ма в высокоскорост-ной стали высока. С другой стороны, ре-циркуляция в таких применениях, как ламповые нити, сва-рочные электроды и химическое использо-вание, низка, потому что концентрация низка и, следователь-но, не экономически жизнеспособна

Ванадий

Феррованадий; трубы и трубки; турбины и электродвигатели

44% Можно выделить два вида вторичного вана-диевого лома: сталь-ной лом, подвергае-мый рециклингу вме-сте с содержащимся ванадием и отработан-ные катализаторы химических процессов

73

ЗАГРЯЗНЕНИЕ И ОХРАНА ВОД СУШИ, МОРЕЙ И ОКЕАНОВ

УДК 502.51

ИСТОЧНИКИ ПОСТУПЛЕНИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В РЕКИ ТЕХНОГЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ

К.г.-м.н. Е.П. Янин Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН, г. Москва

[email protected]

Введение Условия и факторы формирования водного стока в техногенных ландшафтах Города и промышленно-урбанизированные районы Сельскохозяйственные территории Горнорудные районы Заключение

Введение

В настоящей работе систематизируются данные по особенностям формиро-вания водного стока в техногенных ландшафтах и источникам поступления загрязняющих веществ в реки городских, промышленно-урбанизированных, сель-скохозяйственных и горнорудных районов. Они представляют интерес для спе-циалистов, осуществляющих исследования, связанные с оценкой состояния ок-ружающей среды, выполняющих инженерно-экологические изыскания, экологиче-скую экспертизу и другие процедуры существующего организационно-правового механизма обеспечения экологической безопасности. Данные также будут по-лезны при разработке мероприятий по охране окружающей среды и ремедиации загрязненных территорий.

Условия и факторы формирования водного стока в техногенных ландшафтах

Формирование водного стока в техногенных ландшафтах (городах, промыш-ленно-урбанизированных, горнопромышленных и сельскохозяйственных рай-онах) определяется их гидрологическими особенностями, отражающими специ-фику водного баланса территорий, в свою очередь обусловленной климатически-ми факторами, своеобразием условий формирования и режима поверхностного, грунтового и подземного стока, а также масштабами водопотребления и отведе-ния сточных вод. Важнейшей особенностью таких районов является вовлечение во влагооборот на сравнительно небольших территориях значительных объемов воды, нередко поступающей из-за пределов местного водосбора и(или) из не дре-нируемых местными водотоками подземных горизонтов, которая, после ее ис-пользования на хозяйственные нужды (например, города), приобретает иные фи-зико-химические свойства, содержит огромные массы осадочного материала и, как правило, сбрасывается (с предварительной обработкой или – нередко – без нее) в гидрографическую сеть. Для транспортировки воды к местам потребления создаются сложные сети водоснабжения, а для отведения сточных вод и поверх-

74

ностного стока (дождевого, талого, поливомоечного и др.) с освоенных террито-рий и для их очистки – канализационные и дренажные сети, сложные очистные сооружения. Результаты обобщения и анализа имеющихся сведений [80, 82, 83, 84, 110, 135, 177, 183, 184, 190, 192, 193, 230] по условиям и факторам формиро-вания водного стока в техногенных ландшафтах сводятся к следующим основным положениям.

В результате нарушения естественного теплового режима и из-за загрязнения воздушного бассейна в техногенных ландшафтах изменяется режим атмосферных осадков и испарения. Например, годовая сумма осадков в городах с подветренной стороны за их пределами больше (относительно зональных показателей) на 5–30%, а повторяемость дней с осадками более 5 мм увеличивается с подветренной стороны городских комплексов на 20–40%. Тепловое влияние, связанное с техно-генными факторами, приводит к опережению схода снега в промышленно-урбанизированных районах (в среднем на 6–48 дней по сравнению с естествен-ными условиями). Площадь, в пределах которой промышленный город оказывает влияние на свойства и динамику снежного покрова, в 2–3 раза превышает город-скую территорию. Собственно городские территории отличаются специфически-ми условиями формирования поверхностного, внутрипочвенного, грунтового и подземного стока, что определяется своеобразием подстилающей поверхности, особенностями геологического фундамента, наличием дренажно-канализацион-ных систем. Особенно ярко гидрологическая роль городов и промышленных рай-онов проявляется в том, что занимаемая ими территория отличается экстремаль-ным состоянием проницаемости поверхности, которая намного ниже, нежели в природных условиях. Воздействие непроницаемых территорий на водный баланс таких районов выражается в увеличении доли поверхностного стока (на 25–250% по сравнению с естественными водосборами), в замедлении формирования гори-зонта грунтовых вод, в снижении испаряемости. Развитие в промышленно-урбанизированных районах техногенных отложений и преобразованных горных пород, характеризующихся специфическими литологическими и физико-хими-ческими свойствами, способствует изменению (обычно уменьшению) инфильт-рационного питания грунтовых и подземных вод. Как правило, лишь 30% ин-фильтрационного питания грунтовых вод формируется за счет атмосферных осадков, остальная часть определяется техногенными причинами и явлениями. В целом для промышленно-урбанизированных районов характерна смена естест-венного режима грунтовых и подземных вод на так называемый неустановив-шийся антропогенный режим городского типа. Наиболее масштабные изменения гидрогеологических условий свойственны большим городам и крупным про-мышленным районам, а также поселениям, где подземные воды используются для промышленного и хозяйственно-бытового водоснабжения. Интенсивная экс-плуатация подземных вод обусловливает развитие процессов, вызывающих изме-нение гидродинамических и геохимических условий в водоносных горизонтах (понижение пьезометрического уровня и образование депрессионных воронок, осушение смежных водоносных горизонтов, изменение качества подземных вод, условий питания и разгрузки водоносных горизонтов, изменение ландшафта и др.). Во многих городах наблюдается повышение уровня грунтовых вод, что со-провождается подтоплением территорий. Нередко оба явления – снижение уров-ня грунтовых (подземных) вод и подтопление – могут, особенно в пределах круп-ных городов, проявляться одновременно.

75

В техногенных ландшафтах резко изменяются природные составляющие вод-ного баланса, прежде всего, за счет увеличения объемов поверхностного стока, снижения доли подземного стока и уменьшения испарения. Большие объемы водопотребления и водоотведения приводят к тому, что структура водного балан-са городских территорий претерпевает существенные изменения (табл. 1–4), что сказывается на характере их вещественного обмена.

Как правило, водоподача и водоотведение являются главными элементами водного баланса городов и городских агломераций. Резко изменяются и природ-ные составляющие водного баланса освоенных территорий. Сточные воды и по-верхностный сток с городских территорий являются важной составляющей вод-ных балансов даже крупных речных бассейнов. Сейчас водный сток многих ручь-ев и малых рек в техногенных ландшафтах практически полностью формируется за счет поступающих в них промышленных и бытовых сточных вод и/или загряз-ненного поверхностного стока. В малых и средних реках доля сточных вод, в зависимости от сезона, может составлять от 15–20 до 50–80% от их общего стока (рис. 1, 2). Сток крупных рек, протекающих по промышленно-урбанизированным районам, в среднем на 10% состоит из поступающих сточных вод (разной степени очистки).

Таблица 1

Элементы водного баланса (в мм) территории г. Владивостока [135]

Составляющие водного баланса

Естественный режим (город в целом)

Центральная часть города, S= 5,8 км2

Город с пригородами, S= 66 км2

1975 г. 2000 г. 1975 г. 2000 г.

Атмосферные осадки 720 740 740 720 720

Водоподача 0 2500 5000 240 1400

Испарение 430 300 350 400 400

Поверхностный сток в море 210 330 330 300 330

Подземный сток в море 80 40 40 80 80

Канализационный сброс в море 0 2570 5020 180 1310

Таблица 2

Водный баланс (в мм) агломерации г. Владивостока (S=28100 км2) [135]

Составляющие водного баланса Естественный

режим 1975 г. 2000 г.

Максимально возможное изменение

Атмосферные осадки 620 620 620 620

Приток речных вод из-за предела района 40 40 40 40

Водоподача из-за предела района 0 0 30 60

Испарение 440 460 500 540

Поверхностный сток в море 120 110 80 40

Подземный сток в море 80 80 80 80

Канализационный и дренажный сток в море 0 0 10 20

Безвозвратное водопотребление 0 0 10 40

76

Таблица 3

Водный баланс территории г. Москвы, мм [83]

Показатель Вся Москва Центральная часть в

пределах Садового кольца (год) Зима-весна Лето-осень Год

Осадки 200 500 700 700 Полный сток 150 150 300 510 Питание подземных вод 27 23 50 350 Поверхностный сток 123 127 250 475 Валовое увлажнение территории 77 373 250 425 Испарение 50 350 400 190 Коэффициент стока 0,75 0,30 0,43 0,73

Уменьшение испарения, увеличение поверхностного стока с городских терри-торий и большие объемы отводимых сточных вод, несмотря на определенное снижение доли подземного стока, как правило, способствуют возрастанию водно-сти рек на выходе из городов. Причинами увеличения годового стока являются: а) увеличение атмосферных осадков над городом, б) увеличение коэффициента по-верхностного стока, в) переброска вод из-за пределов бассейна и(или) использо-вание подземных вод, гидравлически не связанных с местными водотоками. Обычно годовой сток с городской территории больше, чем сток в естественных условиях данного бассейна (на 10–15%, без учета поступающих для водоснабже-ния из-за пределов водосбора вод). Приращение речного стока за счет увеличения осадков над городом достигает 10%, за счет увеличения коэффициентов стока – до 5% (особенно в тех районах, где в режиме рек значительную роль играет весен-нее половодье). В освоенных районах, где объем и режим годового стока опреде-ляются ливневыми осадками, его увеличение может достигать 100–200%. С учетом только поступающих из-за пределов конкретного водосбора вод (например, для хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения) или в результате экс-плуатации глубокозалегающих водоносных горизонтов, сбрасываемых в речную сеть после их использования, речной сток увеличивается на 30–40% и более. Ис-пользование для водоснабжения подземных вод, гидравлически связанных с рекой, может привести к существенным изменениям водности местного водоприемника, не сказываясь заметно на величине суммарного стока в замыкающем створе бас-сейна. Постоянные утечки воды из сетей водоснабжения и канализации являются дополнительными источниками формирования водного стока в городах.

Таблица 4

Водный баланс (мм) городской и сельской местности [83]

Элементы водного баланса Москва

(в пределах Садового кольца)

Москва (полностью)

Водосбор р. Москвы до Звенигорода

Осадки 700 700 700 Полный речной сток 510 300 200 Подземный сток 35 50 70 Поверхностный сток 475 250 130 Испарение 190 400 500 Валовое увлажнение территории 225 450 570 Коэффициент полного стока 0,73 0,43 0,28 Коэффициент питания подземными водами 0,15 0,11 0,12 Подземный сток, % от полного речного стока 7 16 35

77

Рис. 1. Доля сточных вод (точки) в годовом стоке р. Пахры в разные по водообильности годы [169].

При эксплуатации подземных вод, обусловливающей возникновение депрес-сионных воронок, происходит уменьшение подземного стока в реки и возникно-вение фильтрации поверхностных и речных вод в водоносный горизонт, что не-редко приводит к уменьшению (на 5–25% от годовых величин) водного стока малых и, в меньшей степени, средних рек. Модуль подземного питания рек в та-ких районах снижается на 50% по сравнению с бассейнами с ненарушенными условиями, а норма общего стока уменьшается на 20%. Поскольку питание грун-товых вод в городе за счет фильтрации дождевых вод обычно меньше, нежели в естественных условиях, то это приводит к определенному уменьшению грунто-вой составляющей питания рек.

Рис. 2. Изменение соотношения поверхностных вод, формирующих сток р. Москвы на выходе из г. Москвы [164]. Расходы: 1 – неочищенных бытовых стоков,

2 – речных вод без бытовых стоков, 3 – очищенных вод.

78

Урбанизация и хозяйственное освоение территорий нередко способствуют увеличению повторяемости паводков и увеличению их высоты, причем на не-больших речных водосборах максимальные расходы могут существенно возрас-тать (в десятки раз). Обычно объем и максимальные расходы весеннего полово-дья с территорий больших городов не имеют функциональной связи со снегоза-пасами и характером предшествующей зимы, хотя в большинстве случаев город оказывает непосредственное влияние на формирование весеннего половодья на значительной территории (нередко совпадающей с зонами загрязнения снежного покрова). Минимальный (меженный) сток в зонах влияния городов может сни-жаться или повышаться в зависимости от источников и системы водопользова-ния. Тем не менее, в пределах городских территорий, как правило, наблюдается внутригодовое выравнивание речного стока, главным образом, за счет сброса в водотоки сточных вод и поступления поливомоечных вод. Согласно имеющимся оценкам, в настоящее время величина антропогенных (техногенных) массопото-ков вод в биосфере уже стала соизмерима с массопотоками природных (естест-венных) вод и, например, уже почти в 2 раза превышает подземный сток через береговую линию океанов и морей. В формировании таких потоков вод заметная роль принадлежит техногенным ландшафтам и особенно водному хозяйству го-родов, которые характеризуются специфическим гидрологическим режимом, во многом обусловленным особенностями их водного баланса. В структуре послед-него важная роль принадлежит канализационному стоку и поверхностному стоку с хозяйственно освоенных территорий.

Города и промышленно-урбанизированные районы

Рис. 3. Основные источники и пути поступления поллютантов в реки техногенных ландшафтов.

79

С экологической точки зрения современный город, представляющий собой систему элементов, взаимосвязанных структурой, функцией и процессом, отлича-ется наиболее ярким выражением основных проявлений техногенеза: концентри-рованием на относительно небольшой площади существенных потоков энергии, значительных масс воды и химических веществ и их последующим рассеиванием в окружающей среде. В разных странах мира городские ландшафты занимают от 0,2–0,5 до 6–10% территории; известно значительное количество городов, пло-щадь которых достигает и даже превышает 1000 км2. В мире общая площадь ур-банизированных территорий составляет более 2%, а вместе с прилегающими тер-риториями интенсивного землепользования – более 13% [261].

В городах существуют две основные группы источников загрязнения, опреде-ляющие способы поставки техногенного осадочного материала и связанных с ним загрязняющих веществ в реки (рис. 3).

Первую группу составляют точечные источники, осуществляющие сброс сточных вод в водотоки по системам канализации (канализационный сток горо-да). В большинстве городов таким источником являются общегородские очист-ные сооружения, принимающие бытовые и производственные сточные воды и сбрасывающие их после очистки в водные объекты (общегородской канализаци-онный сток). В промышленных городах отведение сточных вод, минуя городскую канализацию, производится также с локальных очистных сооружений различных предприятий (локальный канализационный сток). Качественные и количествен-ные характеристики канализационного стока зависят от размера города и числен-ности городского населения, особенностей промышленной инфраструктуры, ис-пользуемых систем сбора, очистки и отведения сточных вод, а также от специфи-ки предприятий. Отводимые стоки обычно разделяются на три категории: загряз-ненные, нормативно-очищенные, нормативно-чистые сточные воды. Вторая группа объединяет так называемые неточечные (площадные) источники загряз-нения: сток с территории, например города, талых, дождевых и поливомоечных вод, внутрипочвенный сток и грунтовый сток (поверхностный сток с промыш-ленно-урбанизированных территорий). В некоторых городах значение имеют снегосплав (сброс снега в водотоки), разгрузка загрязненных подземных вод, водный транспорт. В силу известных причин непосредственная поставка поллю-тантов в реки с атмосферными выпадениями несущественна, но она играет важ-ную роль в формировании состава поверхностного стока. При наличии в городах дренажной сети поверхностный сток с их определенной части может накапли-ваться в прудах-отстойниках и затем точечно сбрасываться в водотоки (иногда с очисткой, главным образом, механической и от нефтепродуктов). Тем не менее, с точки зрения условий формирования состава стока, такой способ поставки пол-лютантов в водотоки также относится к группе неточечных источников. Как пра-вило, в дренажную (ливневую) канализацию поступают также оросительные и поливомоечные воды. Качественные и количественные параметры поверхностно-го стока с городской территории в существенной мере определяются гидрологи-ческими и геоморфологическими особенностями города, его размерами, благоус-троенностью, зависят от интенсивности поступления загрязняющих веществ на подстилающую поверхность и ее характеристик, в свою очередь обусловленных степенью очистки промышленных выбросов, используемыми системами сбора отходов и санитарной уборки городских территорий.

Объемы отводимых в городах сточных вод очень велики, причем удельные показатели водоотведения в крупных и промышленных городах существенно

80

выше, нежели в меньших по численности населения и(или) с менее развитой промышленной структурой городских поселениях. Нередко существенная часть сточных вод сбрасывается без очистки или недостаточно очищенными. В преде-лах городских территорий формируется сложная генетическая структура сточных вод, но, как правило, ведущая роль (по объему) принадлежит сточным водам с очистных сооружений города (табл. 5). В приводимом примере велика роль сто-ков ТЭЦ (достаточно типичная для многих городов ситуация), в большинстве случаев относимых к категории нормативно-чистых сточных вод. Третью пози-цию занимает ливневой (поверхностный) сток с селитебных территорий. Доля локального канализационного стока невелика, хотя очень часто именно он харак-теризуется наиболее высокими содержаниями многих загрязняющих веществ.

Таблица 5

Поступление сточных вод в поверхностные водные объекты г. Твери [160]

Источники поступления сточных вод Сточные воды

млн. м3/год доля, %

Очистные сооружения города 80,3 32,58

Очистные сооружения предприятий 5,31 2,16

Выгреба предприятий 0,1 0,04

Аварии канализации 0,1 0,04

Ливневые стоки через очистные сооружения предприятий 5 2,03

То же, без очистки (от предприятий) 5 2,03

Ливневые стоки селитебной зоны 41,38 16,79

Все ливневые стоки 51,38 20,85

Стоки ТЭЦ 107,67 43,68

Стоки от неканализированного жилого сектора 1,5 0,61

Обслуживание частного транспорта 0,01 0,004

Автотранспортные предприятия 0,1 0,04

Итого 246,47 100

Сброс городских сточных вод осуществляется круглогодично и в относитель-

но стационарном режиме. Расход собственно бытовых стоков подвержен значи-тельным суточным и сезонным колебаниям, хотя сравнительно равномерное по-ступление производственных сточных вод в городскую канализацию в опреде-ленной мере помогает обеспечить устойчивый расход вод, сбрасываемых с очи-стных сооружений в водотоки. Значимые колебания расходов сточных вод обыч-но наблюдаются на коротких интервалах времени (часы-сутки), причем измене-ния регулярного характера зависят от особенностей потребления воды городским населением (типичны утренний и вечерний максимумы) и режима работы про-мышленных предприятий и очистных сооружений; колебания же случайного характера связаны с просачиванием из канализации (и наоборот, поступлением поверхностных и грунтовых вод в канализационную сеть), а также с аварийными сбросами.

Подавляющая часть отводимых в пределах городских агломераций сточных вод по своим качественным характеристикам практически не имеет аналогов в

81

природе. Данное утверждение с полным основанием относится и к нормативно чистым стокам, которые отличаются особым температурным режимом, повы-шенной мутностью, более высокими содержаниями различных химических ве-ществ. Канализационный сток городов характеризуется высокими содержаниями взвешенных и растворенных форм химических элементов и соединений, часто многократно превышающими их фоновые уровни в речных водах (табл. 6–8). Специфичен состав сточных вод, сбрасываемых с заводских локальных очистных сооружений, которые могут поступать как в городскую канализацию, так и, как отмечалось выше, непосредственно в поверхностные водотоки (табл. 9–11). Важной особенностью состава всех видов сточных вод является выраженная его неоднородность, как в годовом разрезе, так и на коротких интервалах времени (часы-сутки-дни).

Таблица 6

Состав сточных вод г. Троицка (Московская область, бассейн р. Пахры) до и после очистки, мг/л [169]

Показатель Сточные воды

Фон в р. Пахре до очистки

После очистки (сброс в р. Оранку)

Взвешенные вещества 207 48 16

БПК5 184 20 1,4

Медь 0,20 0,18 0,0082

Цинк 0,33 0,33 0,0284

СПАВ 10 1,4 –

Азот аммонийный 10 4,4 0,0012

Эфирорастворимые вещества 21,6 2,8 –

Таблица 7

Взвешенные формы химических элементов в воде ручья Черного, принимающего сточные воды с очистных сооружений Подольска,

мкг/л [182]

Элемент Среднее Пределы Фон в речных водах Московской обл.

Хром 29,54 5,1–81,63 5,39

Никель 26,15 2,6–105,1 4,0

Медь 73,63 3,16–211,9 4,6

Цинк 69,84 14,3–130,1 14,6

Кадмий 3,22 0,26–9,04 0,4

Ртуть 0,552 0,001–5,68 0,0029

Свинец 63,5 5,1–469,4 5,8

Примечание. Здесь и в табл. 74 приведены результаты 32-дневного периода наблюдений.

82

Таблица 8

Химический состав (растворенные формы) вод ручья Черного, принимающего сточные воды с общегородских очистных сооружений

Подольска, взвешенные вещества, главные ионы и биогенные элементы – мг/л, остальные – мкг/л [182]

Компонент Среднее Пределы Фон в речных водах Московской области

Взвешенные вещества 53,11 8,7–238,6 16 NH4

+ 19,78 6,5–45,0 1,29 NO2

- 2,00 0,6–4,0 0,081 NO3

- 1,34 0,4–2,4 1,53 PO4

-3 0,63 0,37–1,0 Следы SO4

-2 2,66 40,0–75,0 27 Cl- 91,31 81,0–133,0 8,1 K+ 15,50 8,0–20,0 3,4 Фтор 731 300–800 216 Титан 27 10–151 6,9 Ванадий 1,4 1–8 1,14 Хром 10 1–36 3 Марганец 52 16–173 25 Никель 59 1–102 1 Медь 86,6 5,2–163 8,2 Цинк 51,2 15,6–86,8 28,35 Селен 0,297 0,20–0,40 0,126 Цирконий 4 1–8 Следы Серебро – следы–1,25 0,26 Кадмий 36,11 0,22–72 0,24 Олово 2,5 0,1–52 0,5 Барий 96 18–190 24,1 Ртуть 0,73 0,28–1,6 0,066 Свинец 16 1–24 3

Таблица 9

Химический состав сточных вод опытного химико-металлургического завода, поступающих в канализацию г. Подольска, мг/л [169]

Показатель 1978 г. 1979 г.

Фон среднее максимальное среднее максимальное

Аммонийный азот 0,99 5,8 5,6 18,3 1,29 Нитриты 0,06 0,11 0,41 0,93 0,081 Нитраты 5,1 10,8 5,0 7,4 1,53 Фосфаты 0,1 1,7 1,1 2,5 следы Хлориды 91,9 149,8 75,2 104,4 8,1 Сульфаты 61,7 111 84,6 166,6 27 Фтор 2,3 20,3 13,7 37,6 0,216 Медь 0,53 2,65 0,69 3,4 0,0082

83

Таблица 10

Металлы и нефтепродукты в сточных водах завода грампластинок, г. Апрелевка, мг/л [169]

Компонент Сточные воды Фон в речных водах Московской обл.Хром 0,18 0,003Железо 0,3 0,2Никель 0,43 0,001Цинк 1,2 0,02835Нефтепродукты 5,2 –

Таблица 11

Состав сточных вод Светлогорской ТЭЦ и р. Березины выше города, мг/л [157]

Компонент Сточные воды Березина

выше городаКС относительно

Березины среднегодовая максимальнаяХПК 43,7 73,0 29,3 1,49Фосфаты 0,32 0,64 0,09 3,56Нитраты 6,6 12,2 3,14 2,10СПАВ 0,04 0,15 0,006 6,67Нефтепродукты 0,14 0,24 0,02 7,0Железо 0,96 1,60 0,46 2,09Медь 0,003 0,004 0,002 1,5

Особенности канализационного стока городов хорошо иллюстрируются составом осадков сточных вод (ОСВ), образующихся на городских очистных сооружениях (табл. 12, 13).

Таблица 12

Химические элементы в осадках сточных вод городов Московской области [9]

Город Геохимическая ассоциация (КС > 3; курсив – > 30)*Клин Hg-Ag-Bi-Pb-Zn-Sr-Sn-Sb-Cu-Cd-Cr-W-F-As-B-Mo Коломна Hg-Cd-Ag-Bi-Zn-Cr-Sr-W-Sn-Cu-Ni-Pb-Mo-F Апрелевка Hg-Ag-Bi-Ni-Cu-Cr-Zn-Sr-Cd-F-Sn-Pb-As Загорск Hg-Ag-Cu-Cd-Bi-Sn-Zn-Cr-Pb-W-Ni-Sr-As-La-Ge-Ce-F-Mo Орехово-Зуево Cd-Hg-Cu-Ag-Cr-Bi-Zn-Sn-Ni-Sr-Pb-F-Mo-Co Москва, Люберцы Ag-Hg-Cd-Bi-Mo-W-Cu-Cr-Sn-Pb-Sr-Zn-Ni-F Москва, Курьяново Hg-Ag-Cd-Bi-Zn-Mo-Cr-W-Cu-Ni-Pb-Sn-Sr-F Бронницы Ag-Bi-Hg-Cu-W-Mo-Cr-Pb-Sn Серпухов Cr-Ag-Cd-Zn-Bi-Hg-Cu-Ba-Sn-W-Ni-Sr-Pb-F-Mo Зарайск Cu-Ni-Ag-Cr-Hg-Cd-Bi-Zn-Sr-F-Pb-Sb-Mo-W-Sn Воскресенск Hg-Sr-Ag-Cu-Bi-Cd-Zn-F-Cr-Ni-Mo Домодедово Cd-Zn-Ag-Sn-Bi-Cu-Cr-Hg-W-Sr-Pb-In-Mo-F-Sb-Ni Павловский Посад Ag-Sn-Zn-Ni-Cu-Hg-Mo-W-Bi-Cr-Sr-Mn-Co-Pb-F Подольск Cd-Ag-Pb-Sn-Cu-In-Ni-Hg-Bi-Cr-Zn-W-Sb-Sr-Be-Mo Шатура Hg-Ag-Sr-Bi-Zn Электросталь Ag-W-Ni-Sr-Cd-Mo-Zn-Cr-Hg-Bi-Cu-Sn-Co Белозерский Ag-Bi-Be-Sr-Zn-W-Cd-Hg-Cu-Cr-Mo-Sb-F-Sn-Pb-Mn Истра Ag-Cd-Cu-Sn-Bi-Zn-Sr-Cr-Hg-Pb Наро-Фоминск Zn-Ag-Cu-Cd-Hg-Sr-Bi-Cr-Mo-Pb-Ni-Sn Раменское Cd-Ag-Cu-Sn-Zn-Cr-Bi-W-Ni-Sr-Pb-Mo-Hg-F

* Здесь и далее КС – коэффициент концентрации относительно фона в почвах (если не указано иное).

84

Таблица 13

Химические элементы в ОСВ и илах р. Инсар в зоне влияния г. Саранска, мг/кг [172, 179]

Элемент Осадки сточных вод Техногенные илы, р. Инсар,

ниже городских очистных сооружений среднее (пределы) VR, % KC

Be 6,1 (1– 0) 148 5,5 1 B 35 (20–50) 88 1,1 50 F 3300 (2400–4200) 55 9,4 – Sc 2,6 (1–3) 77 0,7 2 Ti 2500 (2000–3000) 40 0,7 3000 V 56 (30–70) 71 0,7 150 Cr 1900 (1000–3000) 105 30,7 600 Mn 610 (300–800) 82 0,8 1000 Co 8,4 (6–11) 60 0,9 15 Ni 690 (410–860) 65 19,7 150 Cu 1700 (1000–3000) 118 41,5 1000 Zn 4500 (3000–6000) 67 90 1000 Ga 5 (3–8) 100 0,5 30 As 9 (7–10) 33 1,3 – Rb 26,4 (18–35) 64 0,2* – Sr 796 (690–1000) 39 2,3* 100 Y 12,6 (7–15) 64 1,3 10 Zr 100 (73–150) 77 1,2 80 Nb 4,5 (3–6) 67 0,8 5 Mo 56 (10–150) 250 28 80 Ag 7,6 (5–15) 132 95 1,5 Cd 40 (20–80) 150 286 20 Sn 400 (200–600) 148 200 80 Sb 16 (10–30) 125 17,8 – Ba 270 (100–500) 148 1,3 100 Yb 1 (0,9–1,1) 20 1 1 W 54 (30–100) 130 41,5 30 Hg 4 (3–5) 50 200 0,3 Tl 0,26 (0,20–0,34) 54 2 0,22 Pb 240 (100–500) 167 14,1 50 Bi 15,2 (7–30) 151 68,8 1 Th 3,9 (3–5) 51 0,3* – U 4,2 (3,3–5,1) 43 1,7* –

Примечание. КС – относительно кларка литосферы [29]; VR – коэффициент вариации по вариационному размаху.

Как правило, для большинства химических элементов, концентрирующихся в

ОСВ, характерна ярко выраженная неоднородность их распределения, что обу-словлено существующей пространственно-объемной пестротой дисперсно-вещественного состава и физико-химических свойств осадков [172]. Однако для значительной части элементов вариация наблюдается при их высоких валовых концентрациях, многократно превышающих, например, уровни в природных поч-вах. Это типично для халькофильных элементов, особенно тяжелых металлов, коэффициенты концентрации (КС) которых (относительно природных почв, клар-ков литосферы и осадочных пород) достигают значений в десятки (Pb, Ni, Cr, Cu,

85

Sb, W, Hg, Zn, Bi) и сотни (Ag, Sn, Cd) единиц. Минимальные значения КС (около 1) характерны для литофильных (Zr, Y, Nb, Ba, Th) и сидерофильных (Sc, Ti, V) элементов. Это подтверждает известную закономерность техногенеза, проявляю-щуюся в интенсивном накоплении в компонентах окружающей среды халько-фильных металлов и (часто) в уменьшении содержания в них литофильных эле-ментов. ОСВ многих городов обогащены ртутью [185]. Многие химические эле-менты присутствуют в ОСВ в геохимически подвижных формах нахождения [207]. Безусловно, элементы, концентрирующиеся в ОСВ, в составе сбрасывае-мых сточных вод поступают (в растворенных и взвешенных формах) в водотоки. Например, поступающая со сточными водами взвесь характеризуется высокими содержаниями практически всех элементов, которые интенсивно концентрируют-ся в ОСВ (табл. 14).

Таблица 14

Геохимические ассоциации в осадках (ОСВ) и взвеси (ВСВ) сточных вод, г. Саранск [172, 179]

Отложения Химические элементы и порядок значения их КС

ZC > 100 100–30 30–10 10–3 3–1,5

ОСВ Cd-Sn-Hg Ag-Zn-Bi-W-Cu-Cr Mo-Ni-Sb F-Be Sr-Tl-U 1140

ВСВ Cd-Mo-Sn Ag-Zn-Hg-Bi Cu-W-Cr Ni-P-Pb-Sb As-Sr-Be-F 1020

Примечание. Здесь и далее ZC – суммарный коэффициент загрязнения по [119, 124].

Интересно сравнить особенности накопления химических элементов в ОСВ и в техногенных илах, формирующихся в водотоках ниже места сброса сточных вод с городских очистных сооружений (табл. 15). Как видим, наблюдается сход-ство качественного состава геохимических ассоциаций в ОСВ и техногенных илах. При этом техногенные илы закономерно отличаются менее интенсивным концентрированием многих элементов (сказывается барьерная роль очистных сооружений). Кроме того, если в илах р. Свинорье, формирующихся в зоне влия-ния бытовых (города) и производственных (химического завода) сточных вод, комплекс накапливающих элементов в качественном отношении менее разнооб-разен, то в зоне влияния Подольска и Саранска (с разнообразными производства-ми) он более широк.

Таблица 15

Геохимические ассоциации в осадках сточных вод (ОСВ) и техногенных речных илах [9, 681, 179, 188]

Город, река Ассоциация в ОСВ (КС > 3) * Ассоциация в илах (КС > 3) *

Апрелевка, СвинорьеHg-Ag-Bi-Ni-Cu-Cr-Zn-Sr-Cd-F-Sn-Pb-As

Hg-Ag-Ni-Cd-Sr-Cu

Подольск, Пахра Cd-Ag-Pb-Sn-Cu-In-Ni-Hg-Bi-Cr-Zn-W-Sb-Sr-Be-Mo

Hg-Ag-Cd-In-Cu-Ni-Pb-Sn-Sb-V-Zn-Cr-Nb-P-W-As-Bi-Sr-Ba

Саранск, Инсар Bi-Cd-Sn-Ag-Zn-Mo-Hg-W-Cu-Sb-P-Cr-Pb-Ni-As-F-Yb

Cd-Hg-Mo-Zn-Sn-Cu-W-Ag-Ni-Pb-Cr-Sr-Bi-B

* КС – относительно фона в речных донных отложениях.

86

Таблица 16

Среднее содержание химических элементов в промышленных шламах предприятий г. Саранска, мг/кг сухой массы [205]

Эле-мент

АК ИМ Мех МК ППИ РТ СТ СИС-ЭВС

СЭЛЗ ТП ХК ЦК ЭВ Почва

Li 30 25 25 25 25 25 30 25 25 25 30 25 25 25

Be 1 0,3 0,3 1 0,3 0,3 0,3 1 0,3 0,3 1 0,3 <0,3 0,3

B 24 36 28 7 100 34 36 30 300 14 28 110 100 20

F 400 4100 5000 400 37000 800 200 90000 3700 41200 600 500 8000 200

P 1000 1000 35000 8000 8000 35000 1000 10000 10000 1000 3000 1000 2000 800

Sc 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 7

Тi 2800 370 2500 620 380 1200 4500 30 170 280 3000 90 320 5000

V 92 23 52 10 8 26 130 10 3 6 120 5 12 90

Cr 70 23000 24000 40 2800 1200 110 1500 1400 20 88 30 870 70

Мn 380 400 480 390 300 960 500 310 2000 300 240 400 300 1000

Fe 25000 45000 45000 27500 4700 145000 19000 28500 4800 2000 21400 2600 8900 40000

Co 10 10 3 3 20 12 10 6 3 3 9 3 7 8

Ni 34 500 900 90 3400 600 40 8000 15000 820 34 80 3700 50

Cu 130 2400 3400 1000 1800 50000 90 13000 8300 200 240 170 8000 30

Zn 370 100 5000 800 3300 13000 250 84800 620 100 460 120 13000 90

Ga 8 2 3 2 3 3 8 10 1 1 5 1 2 20

Ge 0,5 0,5 1 0,5 0,5 13 0,5 1 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 1

As 6 5 5 5 5 6 6 5 5 5 6 5 5 6

Sr 100 30 50 200 500 11000 30 590 3000 80 200 3000 600 250

Y 10 3 3 3 5 3 10 10 3 3 8 3 10 40

Zr 100 10 30 20 10 20 200 30 10 10 50 10 10 400

Nb 5 3 4 3 3 4 6 3 3 6 4 3 3 10

Мо 3 130 100 3 65 14 11 130 1900 10 3 2 1600 1,2

Ag 0,2 0,3 8,4 0,1 100 0,5 0,2 0,3 7 0,1 0,2 0,5 20 0,05

Cd 5 0,35 80 3 12 7,5 0,35 2 200 <2 < 2 3 400 0,35

Sn 46 2000 3000 60 35000 84 120 6 180 1000 20 240 1700 4

Sb 3 1 30 1 1 3 1 3 600 5 3 < 3 <3 1

Ba 300 100 400 100 100 100 300 100 1000 <100 200 100 100 500

La 30 30 30 30 30 25 30 30 30 30 30 30 30 40

Yb 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3

W 3 5 40 3 30 3 10 20 390 380 10 3 100 1,5

Au <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 5 <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 10 <0,002 <0,002 <0,002 0,002

Hg 0,06 0,06 0,06 0,05 0,06 0,05 0,3 0,063 300 0,06 0,3 0,3 0,057 0,06

Tl ≤0,2 ≤0,2 ≤0,2 ≤0,2 ≤0,2 ≤0,2 ≤0,2 ≤0,2 5 ≤0,2 ≤0,2 ≤0,2 ≤0,2 0,2

Pb 200 100 4700 25 520 240 140 500 530 30 190 70 15

Bi 0,2 0,2 16 0,2 550 750 0,2 0,2 190 0,2 0,2 0,2 160 0,2

Примечание. Здесь и в табл. 83 аббревиатуры предприятий: АК – автокомбинат, ИМ – Инструментальный завод, Мех – Механический завод, МК – мясокомбинат, ППИ – завод полупроводниковых изделий, РТ – Резинотехника, СТ – Стройтранс, СИС-ЭВС – завод специальных источников света и электровакуумного стекла, СЭЛЗ – электроламповый за-вод, ТП – Тепловозоремонтный завод, ХК – Хладокомбинат, ЦК – Центральная котельная города, ЭВ – Электровыпрямитель. Почва – местные фоновые почвы.

87

Еще более специфичен микроэлементный состав промышленных шламов (осадков производственных сточных вод), образующихся на заводских локальных очистных сооружениях [205]. В частности, исследование состава шламов различ-ных предприятий г. Саранска показывает следующее (табл. 16, 17). В общем слу-чае химические элементы, присутствующие в промышленных шламах, по интен-сивности концентрирования в них могут быть разделены на четыре основные группы. Так, ряд химических элементов в промышленных шламах всех предпри-ятий характеризуются удельными концентрациями заметно ниже их фоновых уровней в почвах (Ti, Sc, Ga, Y, Zr, Nb, Yb), что, очевидно, является своеобразной геохимической спецификой данных техногенных образований. Вторую группу составляют химические элементы, концентрации которых в шламах всех пред-приятий находятся в пределах фоновых содержаний в почвах – Li, As, La.

Таблица 17

Ассоциации химических элементов в промышленных шламах и осадках городских сточных вод (ОСВ) [205]

Завод Коэффициенты концентрации химических элементов (КС)

относительно содержаний в фоновых почвах Zc > 1000 1000–300 300–100 100–30 30–10 10–3 3–1,5

ППИ Sn8750-Bi2750-Au2500-Ag2000

– F185 Ni68-Cu60-Mo54-Cr40-Zn37-Pb35-Cd34

W-P B Co-Sr 16535

СЭЛЗ Hg5000-Mo1583 Bi950-Sb600-Cd571-Ni300-Cu277-W260

Ag140 Sn45-Pb35 Tl-Cr-P-F-B-Sr

Zn Ba-Mn 9857

РТ Bi3750-Cu1667 – Zn144 Sr44-P10 Cd-Sn-Cr-Pb-Ge-Ni-Mo-Ag

F-Fe-Sb W-B-Co 5768

ТП Au5000 – W253-Sn250-F206

– Ni Mo-Cu-Sb Pb-Ag 5741

ЭВ Mo1333-Cd1143 Bi800-Sn425-Ag400

Cu267-Zn144 Ni74-W67-F40 P-Cr- B-Pb-Sb Sr 4708

Мех – Sn750-Cr343-Pb131

Cd229-Ag168-Cu113

Mo83-Bi75-Zn56-P44-Sb30

W-F—Ni – – 2260

СИС-ЭВС

– Zn942-F450-Cu433

Ni160Mo108 Pb33 Cr-W-P Ag-Cd-Be-Sb

Sr-Sn-B 2183

ИМ – Sn500-Cr343 Mo108 Cu80 F-Ni Pb-Ag-W B 1055ЦК – – – Sn60 Sr-Ag Cd-Pb-Cu-

B-Hg-Sb F-W-Mo-Ni

112

МК – – – Cu33 Sn-P-Zn-Cd

Be Mo-F-Ag-W-Pb

80

СТ – – – – Sn Pb-Mo-W-Hg-Ag-Cu

Zn-B-Cr 64

ХК – – – – Pb Cu-W-Zn-Hg-Sn-Ag-P-Be-F-Sb

Mo 51

АК – – – – Cd-Pb-Sn Cu-Zn-Ag-Be-Sb-Mo-W-F-

– 50

ОСВ Bi Cd Sn-Ag Zn-Mo-Hg-W-Cu-Sb

P-Cr-Pb-Ni

As-F-Yb B-Sr-Be 2555

Примечание. Zc – суммарный показатель загрязнения; ОСВ – осадки сточных вод г. Саранска.

88

Таблица 18

Средний химический состав промышленных шламов, ОСВ, техногенных илов и фонового руслового аллювия, %, сухая масса [205]

Компо-нент

Промышленные шламы предприятий г. Саранска ОСВ Ил

Аллю-вий ППИ

СИС-ЭВС

СЭЛЗ ТП РТ АК СТ МК Сред-нее

SiO2 2,43 6,33 2,72 1,50 19,99 59,14 65,83 6,50 20,6 23,87 58,42 81,63TiO2 0,04 0,03 0,02 0,03 0,15 0,28 0,36 0,04 0,12 0,25 0,64 0,33 Al2O3 1,17 1,62 0,50 2,20 2,22 4,60 6,45 0,70 2,44 4,70 10,98 5,22 Fe2O3 3,26 3,75 1,39 0,34 28,31 3,60 3,84 1,02 5,69 1,04 3,73 4,03 FeO 0,21 0,14 0,10 < 0,10 – – – – – 3,00 2,66 0,57 MnO 0,04 0,03 0,21 0,01 0,15 0,05 0,05 0,02 0,07 0,05 0,08 0,08 CaO 28,26 32,03 41,96 28,10 10,68 8,93 5,85 4,00 19,98 8,00 2,20 0,78 MgO 16,88 10,54 6,72 25,70 6,75 2,92 1,51 0,40 8,93 1,40 1,36 0,37 Na2O 0,50 0,25 0,35 0,20 0,60 0,50 0,60 0,50 0,44 0,58 0,92 0,56 K2O 0,10 0,10 0,15 0,10 0,10 0,90 1,20 0,20 0,37 0,84 1,89 1,05 P2O5 2,86 1,50 4,24 0,04 8,80 0,36 0,19 3,50 2,69 3,00 0,62 0,19 H2O

- 5,66 7,46 3,30 4,70 6,60 1,40 1,42 6,20 4,59 4,81 2,58 1,37 ППП 33,68 31,67 36,00 34,14 12,84 16,82 12,20 75,50 31,61 46,08 13,23 3,66 S=0 0,99 – 0,68 0,19 0,34 < 0,10 – 0,43 0,33 0,89 0,16 < 0,10Сумма 98,23 95,45 98,56 99,74 97,53 99,50 99,50 99,01 – 98,51 99,47 99,84Sобщ 1,98 – 1,37 0,39 0,68 < 0,10 – 0,86 0,66 1,79 0,32 < 0,10СО2 17,60 17,16 27,28 17,16 3,52 8,14 4,18 0,22 11,90 2,75 1,32 0,66 Фтор 3,70 9,0 0,37 4,12 0,08 0,04 0,02 0,04 2,17 0,33 0,05 0,02

Примечание. ОСВ – осадки сточных вод с очистных сооружений г. Саранска; ил – тех-ногенные илы из русла р. Инсар ниже городских очистных сооружений; аллювий – фоновые участки; ППП – потери при прокаливании.

К третьей группе могут быть отнесены элементы, концентрации которых в шламах большей части предприятий находятся в пределах (или ниже) фоновых содержаний в почвах, но в шламах некоторых предприятий присутствуют в по-вышенных и даже высоких уровнях, что, в частности, характерно для бериллия, бора, марганца, железа, кобальта, германия, стронция, ванадия, бария, золота, ртути, таллия и висмута. В каждом конкретном случае высокие уровни элементов в шламах являются, безусловно, отражением специфики технологических про-цессов и используемых сырья и материалов (обычно это предприятия полупро-водниковой, электротехнической, резинотехнической промышленности). Так, вполне закономерны высокие концентрации бора и висмута в шламах заводов полупроводниковых, резинотехнических и электровакуумных изделий, электро-лампового завода, бария, таллия и ртути – в шламах электролампового завода, золота – в шламах заводов полупроводниковых изделий и точных приборов, гер-мания – в шламах завода резинотехнических изделий. Повышенные концентра-ции ртути в шламах хладокомбината и центральной котельной могут быть связа-ны с ее попаданием из измерительных приборов (ртутных термометров и мано-метров). Остальные элементы отличаются повышенными, высокими и очень вы-сокими концентрациями в шламах практически всех предприятий – их уровни нередко многократно превышают фон в почвах. Это особенно (и закономерно) характерно для шламов предприятий, на которых используются химическое сы-рье и материалы и применяются разнообразные физико-химические и химические

89

процессы их переработки. Значения суммарного показателя, рассчитанного для шламов этих предприятий, свидетельствуют об их потенциальной экологической опасности. Особенно интенсивно концентрируются в шламах тяжелые металлы. Для шламов предприятий, на которых практически отсутствует применение ка-ких-либо физико-химических процессов переработки и обработки сырья и мате-риалов (транспортные, пищевой промышленности, котельная), значения ZC отно-сительно невелики (обычно почти на два порядка ниже). Шламы по сравнению с фоновым аллювием характеризуются своеобразным общим химическим соста-вом, причем в каждом конкретном случае они представляют собой различные петрохимические разновидности техногенных осадочных образований (табл. 18).

Причина вариации общего химического состава шламов, судя по всему, за-ключена в полигенности их формирования, что является следствием разнообра-зия используемых на предприятиях технологических процессов и способов очи-стки сточных вод на локальных очистных сооружениях.

В целом шламы большинства предприятий представляют собой осадочные об-разования в основном минерального состава, лишь шламы «Мясокомбината» могут быть отнесены к отложениям преимущественно органического состава (значение показателя ППП превышает 75%). Важная особенность петрохимиче-ского состава промышленных шламов – очень малые содержания кремнезема, что резко отличает их от природных осадочных образований (фоновых почв и русло-вого аллювия, которые являются средне- и высококремнеземистыми образова-ниями). С литологической точки зрения, шламы большинства предприятий (ППИ, СИС-ЭВС, СЭЛЗ, Точных приборов, «Мясокомбината») могут быть отнесены к несиликатным отложениям (несиликатным породам), шламы «Резинотехники» представляют собой низкокремнеземистые отложения. Закономерное исключение составляют шламы «Автокомбината» и «Стройтранса», которые могут быть оха-рактеризованы как среднекремнеземистые отложения. Действительно, на указан-ных предприятиях, в сущности, отсутствуют масштабные физико-химические и химические технологические процессы и в формировании промышленных шла-мов принимает участие природный осадочный материал (почвогрунты, почвенная пыль и т. п.). Шламы практически всех предприятий характеризуются достаточно высокими содержаниями оксидов кальция и магния, а также (по ППП) органиче-ских веществ. Последнее наиболее резко (и закономерно) проявлено для шламов «Мясокомбината». Высокие содержания СаО в шламах являются, судя по всему, следствием применения для нейтрализации производственных стоков извести (гашеной или негашеной), карбонатов Ca или Mg. Высокие содержания фтора в шламах заводов СИС-ЭВС, точных приборов и полупроводниковых изделий яв-ляются следствием использования его соединений в технологических процессах. Химическое своеобразие промышленных шламов (как техногенных образований) и их отличие от руслового аллювия четко подчеркивается значениями большин-ства рассчитанных петрохимических модулей (табл. 19).

Показательно, что средний химический состав промышленных шламов зако-номерно близок составу осадков сточных вод, образующихся на очистных со-оружениях г. Саранска. Наблюдаемые различия в существенной мере обусловле-ны совместной обработкой на очистных сооружениях города бытовых и произ-водственных сточных вод и спецификой процессов очистки стоков на локальных и общегородских очистных сооружениях. В свою очередь, приводимые данные свидетельствуют о том, что техногенные илы, образующиеся в русле реки ниже города в результате поступления техногенного осадочного материала, во многом

90

наследуют химический состав шламов, образующихся на локальных заводских очистных сооружениях, и осадков городских сточных вод, образующихся на об-щегородских очистных сооружениях.

Таблица 19

Петрохимические модули промышленных шламов, ОСВ и техногенных илов [205]

Модуль Промышленные шламы предприятий

ОСВ ИлАллю-вий ППИ

СИС-ЭВС

СЭЛЗ ТП РТ АК СТ МК

Алюмокремниевый Al2O3 / SiO2

0,26 0,15 0,10 0,71 0,07 0,05 0,06 0,06 0,12 0,11 0,04

Натриевый Na2O / Al2O3 0,68 0,25 1,10 0,14 0,45 0,18 0,16 1,14 0,21 0,14 0,18

Калиевый K2O / Al2O3 0,09 0,06 0,30 0,05 0,09 0,22 0,21 0,29 0,20 0,19 0,23

Щелочной Na2O / K2O 8,00 4,00 3,70 3,00 5,00 0,80 0,77 4,00 1,01 0,75 0,79

Титановый TiO2 / Al2O3 0,03 0,02 0,04 0,01 0,07 0,06 0,06 0,06 0,05 0,06 0,06

Плагиоклазовый Na2O+ CaO / K2O

510 576 505 503 100 10,53 8,77 39,50 16,22 2,70 2,01

Зрелости Ф. Петтиджона SiO2 / Al2O3

3,91 6,69 10,10 1,40 15 21,89 17,26 51,71 8,70 9,07 26,5

Глиноземный Al2O3 / Fe2O3 0,57 0,69 0,56 9,17 0,13 1,96 2,65 1,17 7,19 4,59 2,02

Силикатный SiO2 / Al2O3+Fe2O3

1,42 2,73 3,61 1,27 1,70 14,49 12,53 8,46 7,63 7,45 17,74

Степени дифференциации SiO2 / K2O+Na2O

5,09 21,66 7,21 7,75 27,75 54,72 47,65 11,00 21,16 27,74 65,87

Железистости FeO / MgO 0,01 0,01 0,02 0,003 – – – – 2,14 1,96 1,54

Железистости FeO+Fe2O3 / MgO

0,21 0,37 0,22 0,02 – – – – 2,89 4,70 12,43

Титановый TiO2 / FeO+Fe2O3 x 100

1,12 0,77 1,30 6,98 – – – – 6,19 10,02 7,17

Марганценосности MnO / FeO+Fe2O3 x 100

1,15 0,77 14,09 2,33 – – – – 1,24 1,25 1,74

Доломитоносности MgO / CaO

0,83 0,46 0,22 1,27 0,88 0,46 0,36 0,14 0,25 0,87 0,61

Кальцитоносности CaO / MgO

1,20 2,19 4,52 0,79 1,13 2,19 2,81 7,10 4,09 1,15 1,65

CaO+MgO / SiO2+Fe2O3+Al2O3

11,80 5,63 14,24 20,52 0,68 0,22 0,12 0,66 0,39 0,07 0,02

CaО / SiO2+Al2O3 8,73 4,59 13,55 9,43 0,54 0,15 0,09 0,61 0,32 0,04 0,01

Na2O / Al2O3 + K2O/Al2O3 0,77 0,31 1,40 0,19 0,54 0,40 0,37 1,43 0,41 0,33 0,41

Al2O3 / Na2O+K2O+CaO 0,02 0,03 0,007 0,04 0,11 0,27 0,50 0,08 0,28 1,45 1,49

Сумма / RO2 29 13 24 47 4,2 1,4 1,4 5,3 2,4 1,5 1,2

Сумма / R2O3 42 36 86 60 7,1 20 17,3 45 19 11 20,4

Сумма / RO 1,5 1,7 1,3 1,3 3,9 6 10,7 7,2 4,5 12,7 51

91

Поступающие в водотоки сточные воды характеризуются не только намного более высокими концентрациями многих химических элементов, но и иным, не-жели фоновые речные воды, соотношением их двух основных форм миграции – растворенной и взвешенной. Например, в табл. 20 приводятся данные, получен-ные на р. Инсар в зоне влияния г. Саранска. Как видим, вблизи источников за-грязнения (створы 2 и 3) происходит существенное увеличение доли взвешенных форм меди, цинка, олова, кадмия, ртути, в меньшей степени хрома и ванадия. Исключение составляют никель и молибден, отличающиеся преобладанием рас-творенных соединений, что, очевидно, в существенной мере определяется усло-виями очистки сточных вод на очистных сооружениях. Так, известно, что боль-шинство металлов под действием извести, используемой для нейтрализации сточных вод на очистных сооружениях, заметно теряют свою подвижность и формируют сорбционно-карбонатные соединения с частицами взвеси.

Молибден, судя по всему, образует комплексы с растворенными органически-ми веществами, либо остается в растворе вод в виде молибдат-ионов. Изучение распределения никеля в сточных и речных водах других урбанизированных рай-онов также свидетельствует о заметном (в сравнение с фоновым условиями) уве-личении доли его растворенных форм [124, 169]. Присутствие в сточных водах вод разнообразных комплексообразующих лиганд способствует образованию устойчивых комплексов растворенного никеля. Изменение соотношения взве-шенных и растворенных форм миграции химических элементов (при заметном увеличении для многих из них доли взвешенной формы) наблюдается в посту-пающих в водотоки сточных водах в зонах влияния других городов и промыш-ленных предприятий (табл. 21).

Таблица 20

Металлы в поверхностных водах в зоне влияния г. Саранска [180]

Металл Створ 1 Створ 2 Створ 3

Р В С % Р В С % Р В С %

V 1,14 3 4,14 73 1,5 8,7 10,2 85 1,4 7 8,4 83

Cr 3 3 6 50 35,2 194 229,2 85 37 90 127 71

Ni 2,6 1,9 4,5 42 64 35 99 35 30 12,5 42,5 29

Cu 7,6 1,9 9,5 20 6 125 131 95 5 65 70 93

Zn 15 7,2 22,2 32 36 58 94 62 22 125 147 85

Mo 0,5 1 1,5 67 149 240 389 62 115 40 155 25

Cd 0,24 0,36 0,6 60 0,5 5 5,5 91 0,5 2 2,5 80

Sn 0,5 0,9 1,4 64 4,8 240 244,8 98 2,9 220 222,9 99

Hg 0,07 0,02 0,09 22 0,1 0,41 0,51 80 0,05 0,25 0,3 83

Pb 2,2 3,5 5,7 61 6 11 17 65 5 8 13 62

Примечание. Формы миграции, мкг/л: Р – растворенные, В – взвешенные; С – сумма Р+В; % – доля взвешенных форм от указанной суммы, %; приведены средние данные за 8-дневный период наблюдения; створ 1 – фоновый, верховья р. Инсар; 2 – устье руч. Ники-тинского, принимающего сток с локальных очистных сооружений (центральная промзона г. Саранска); 3 – устье сбросного канала, по которому сточные воды с общегородских очи-стных сооружений поступает в Инсар.

92

Таблица 21

Металлы в воде ручья Черного, принимающего канализационный сток г. Подольска и впадающего в р. Пахру [182]

Металл Ручей Черный Река Пахра, фон

Общее, мкг/л

Доля взвешенных форм, %

Общее, мкг/л

Доля взвешенных форм, %

Cr 39,54 75 8,39 64

Ni 85,15 31 5 80

Cu 160,23 46 12,8 36

Zn 121,04 58 42,95 34

Cd 39,33 8 0,64 63

Hg 1,282 43 0,0689 4

Pb 79,5 80 8,8 66

Геохимическое своеобразие канализационного стока городов проявляется

также в изменении форм миграции (в изменении их соотношения) и нахождения химических элементов в растворе вод и во взвешенном веществе, причем (по крайней мере, в изученном случае) для разных тяжелых металлов по-разному. Так, в сточных водах для растворенных форм наблюдается (по сравнению с фо-новыми условиями) заметное снижение относительной доли органических соеди-нений никеля и меди и очень резкое возрастание «органического» кадмия (табл. 22). Баланс растворенных форм для цинка практически не изменяется. Во взвеси сточных вод происходит заметное увеличение доли гидроксидных форм (связанных со свежими гидроксидами железа и марганца) никеля и снижение его сорбционно-карбонатных соединений, а также резкое возрастание доли сорбци-онно-карбонатных и органо-минеральных форм меди (при уменьшении доли дру-гих форм) (табл. 23). Сбрасываемые в водотоки стоки отличаются временной изменчивостью химического состава, обычно проявляющейся на фоне очень вы-соких концентраций макро- и микрокомпонентов. Для взвешенных и растворен-ных форм металлов в динамическом ряду наблюдения характерно незакономер-ное соотношение их концентраций. Все это свидетельствует о динамичности ре-жима поставки поллютантов в водотоки с канализационным стоком города и промышленных предприятий.

Таблица 22

Растворенные формы металлов в канализационном стоке г. Подольска [182]

Металл Канализационный сток Фоновая речная вода

Общая Орг Неорг % Общая %

Ni 56,09 10,21 45,88 18 8 50

Cu 40,08 7,3 33,60 18 7,4 37

Zn 50,73 11,40 39,27 23 32,9 20

Cd 9,25 4,40 4,85 48 0,61 5

Примечание. Формы миграции в растворе вод, мкг/л: Общая – общая растворенная фор-ма, Орг – органическая растворенная, Неорг – неорганическая (ионно-молекулярная) фор-ма; % – доля органической формы от общего содержания растворенных форм, %.

93

Таблица 23

Формы нахождения металлов во взвеси канализационного стока [182]

Металл Место Вал, мг/кг

Доля формы от вала, % сорбционно-карбонатная

органо-минеральная

гидроксидная кристаллическая

Ni К 425 42,09 17,65 19,11 21,15 Ф 40 64,26 15,30 1 19,44

Cu К 1412 4,34 17,78 23,53 54,35 Ф 50 33,33 40,51 11,8/6 14,30

Примечание. К – руч. Черный, принимающий сток г. Подольска, Ф – фоновый водоток.

Поверхностный сток с территории городов отличается высокими содержаниями тяжелых металлов, биогенных элементов, нефтепродуктов, бенз(а)пирена, пестици-дов, ПХБ, ПАУ, фенолов, нитрозаминов, СПАВ и особенно твердых взвешенных веществ [193, 214]. Концентрации многих элементов и их соединений часто замет-но превышают их уровни в стоке с естественных водосборов. Состав ливневых вод, поступающих в коллекторы общесплавной канализации, свидетельствует о более высокой степени их загрязнения по сравнению с бытовым стоком, причем неред-ко уровни поллютантов в поверхностном стоке существенно превышают уста-новленные для природных вод гигиенические нормативы (табл. 24). Высокими содержаниями поллютантов отличается поверхностный сток с промышленных площадок, который во многом формируется за счет вод, используемых для сани-тарной уборки производственных территорий (табл. 25–27). Обычно талый и до-ждевой стоки с территории предприятий характеризуются примерно равными концентрациями различных веществ, отличительной чертой которых является высокая временная изменчивость, что в связано с особенностями формирования стекающих вод и наличием в пределах заводов разнообразных по своей характе-ристики производств.

Таблица 24

Состав дождевого и талого стока с территории Центрального р-на г. Волгограда [115]

Показатель Превышение ПДК, %

Дождевой сток Талый сток Хром общий 700 700 Марганец 1570 880 Цинк 390 - Медь 2200 4500 Железо общее 373 232 Фториды 117 109 Сульфаты 147 273 Фосфаты 337 - Азот аммонийный 256 533 Нитраты 890 1425 ХПК 1352 2880 Нефтепродукты 5400 1680 Натрий – 124 СПАВ – 380000 Взвешенные вещества 25840 20000

94

Таблица 25

Содержание химических веществ в сточных водах и ливневом (поверхностном) стоке опытного химико-металлургического завода,

г. Подольск, мг/л [169]

Показатель Сточные воды * Ливневой сток **

Среднее Максимальное Среднее Максимальное Аммиак 0,99 5,8 1,8 7,4 Нитриты 0,06 0,11 0,11 0,43 Нитраты 5,1 10,8 3,0 8,1 Фосфаты 0,1 1,7 1,04 1,94 Хлориды 92 150 98 204 Сульфаты 62 111 60 127 Медь 0,53 2,65 0,06 0,23 Мышьяк - - 0,018 0,050 Фтор 2,3 20,3 0,48 0,62

* Сброс в городскую канализацию, ** Сброс в ручей.

Таблица 26

Состав дождевого стока с территории различных производств металлургического завода г. Мариуполе, мг/л [49]

Показатель Производство

агломерационное доменное прокатное конвертерное Взвешенные вещества 1250 455 250 3230 ХПК 6,2 5,4 7,6 8,6 БПК 4,3 3,4 4,5 4,8 Хлориды 6,5 3 4,5 3 Сульфаты 87,5 86,6 56 47,9 Масла 11 10,5 28,2 17,7

Таблица 27

Химический состав ливневого стока опытного химико-металлургического завода, г. Подольск, мг/л [169]

Показатель 1978 г. 1979 г. Фон в

реках среднее максимальное среднее максимальное Аммонийный азот 1,8 7,4 2,7 3,3 1,29 Нитриты 0,11 0,43 0,46 1,7 0,081 Нитраты 3,0 8,1 2,7 5,1 1,53 Фосфаты 1,04 1,94 1,7 3,5 следы Хлориды 97,8 204,2 93,4 163,1 8,1 Сульфаты 60,3 127,3 87 150 27 Фтор 0,48 0,62 0,44 0,65 0,216 Медь 0,06 0,23 0,1 0,18 0,0082 Мышьяк 0,018 0,050 0,025 0,25 0,00043

95

Талые воды с городских территорий довольно часто отличаются большей за-грязненностью, нежели стекающие дождевые воды, что определяется намного более длительным периодом накопления загрязняющих веществ в снежном по-крове (табл. 28–31).

Таблица 28

Химические элементы в снежном покрове г. Череповца [165]

Элемент Снеговая вода Пыль, осажденная со снегом Нагрузка,

кг/км2/год мкг/л КС мг/кг КС

Al 265 2 4680 2,7 1740

Fe 458 2,9 43400 42,3 48000

Ca 12150 4,6 26170 8 20630

Mg 4600 19,2 9810 4,6 6240

Mn 41,7 2,2 1100 8 493

Ba – – 26,5 1, 7,3

Sr 24,2 3 88,4 5,3 39,7

V 6,8 3,8 72,8 7,7 56,5

Zn 1670 1,9 650 9,3 558

Cr 4,2 2 92,4 5,9 33,8

Ni – – 42,7 4,4 15,1

Cu 6,4 0,8 50,4 63 23,6

Co – – 7,3 72,5 7,9

Pb – – 154 73,3 38,8

Ge – – 63,9 3,4 39,3

Sb – – 15,8 0,9 3,4

Cd 0,07 1,3 3,6 25,5 0,93

Bi 15,6 9,2 60,6 17,8 21,8

Примечание. КС – коэффициент концентрации относительно фона; для Ge, Sb, Bi в рас-четах КС использовались их среднее содержание в литосфере.

Снежный покров в городах отличается высокими концентрациями многих за-грязняющих веществ, присутствующих как в снеговой воде, так и в пыли, осаж-денной со снегом [53, 124, 270]. Обычно талые воды содержат примерно в 1,5–2 раза больше твердых примесей, нежели дождевые [90]. Тем не менее есть сведе-ния, что общее количество загрязняющих веществ, выносимых с талым стоком, несколько меньше, чем с дождевым. Например, талые воды, стекающие с терри-тории г. Боулдера (США), содержали – по сравнению с дождевым стоком – меньшее количество взвесей, много меньше биогенных веществ, характеризова-лись высоким значением БПК, более высокими значениями сухого остатка и большим количеством нефтепродуктов [213]. При этом в талых водах преоблада-ли твердые частицы коллоидной фракции, что априори предопределяет повы-шенную миграционную способность связанных с ними веществ, поскольку такие частицы плохо задерживаются водоемами, создаваемых для аккумулирования талого стока и его механической очистки.

96

Таблица 29

Химические элементы в снеговой воде вблизи металлургических предприятий, мкг/л [56]

Элемент Фон Расстояние

от металлургического комбината, км Расстояние

от цинкового завода, км 0,6 3 25 0,4 3 10

Ca 1700 275400 34100 6000 5700 8950 3450 Mg 300 163400 11400 2000 10300 2700 1400 K 450 12200 4020 2220 12600 2630 1060 Na 320 10600 3150 990 2400 1140 2170 Fe 1300 630000 127500 24850 65300 10890 4440 Mn 31 7580 1090 130 1310 200 110 Cu 7 770 190 44 3000 140 40 Zn 57 10900 1850 420 113700 4830 970 Pb 8 1250 220 34 790 250 55

Таблица 30

Состав дождевого (1) и талого (2) стока с территории крупного города, мг/л [4]

Район города Сток рН МутностьЭфирорастворимые

вещества Хлориды

Центр со сложившейся застройкой 1 8,0 378 39,6 38 2 8,0 1944 28,0 784

Новая жилая застройка 1 8,6 553 35,4 74 2 9,1 2959 38,5 1825

Промышленная зона 1 8,6 2194 44,9 123 2 8,9 12078 35,1 1114

Автомагистрали 1 8,3 1269 61,2 73 2 8,1 5765 52,6 1088

Таблица 31

Состав поверхностного стока с территории г. Москвы, мг/л [105]

Район Концентрация Дождевой сток Талый сток

Взвесь Нефтепродукты Взвесь Нефтепродукты

Центр города

пределы 44–6442 2–69 163–3515 14,4–168 среднее 440 17,6 1944 20

Новая жилая застройка

пределы 59–9684 2–72 68–9574 10,2–321 среднее 650 14 2959 19

Промышленная зона

пределы 93–29754 5–110 459–27480 15–362 среднее 2200 18 12078 24

Автомагистрали пределы 88–6892 6–96 233–12429 20–334 среднее 1100 22,8 5765 25

97

По мнению [248], состав дождевого стока достаточно хорошо предсказывает-ся, если известны источники загрязнения и условия его формирования. В частно-сти, указанные авторы полагают, что состав стока определяется 2 группами фак-торов – так называемыми зависимыми (интенсивность выпадения пыли, дожде-вых осадков, коррозии) и независимыми (особенности планировки города, сте-пень развития транспорта и промышленности, топография и геология местности, климатические условия, характер землепользования) факторами. Тем не менее уровень нагрузки химическими компонентами поверхностного стока обычно зависит от разнообразных факторов, главные из которых: интенсивность, перио-дичность и продолжительность дождя или периода снеготаяния, уровень загряз-нения атмосферы, качественный и количественный состав аэрозолей, характер планировочной структуры поселений, особенности землепользования, интенсив-ность транспортного движения, геолого-геоморфологические условия террито-рии, уровень ее благоустройства, технология уборки. Важную роль играют плот-ность населения и наличие водонепроницаемых территорий, прямо отражающих-ся на уровнях поллютантов в стоке (табл. 32). Имеет значение и площадь водо-сбора (табл. 33), но с ее увеличением, как правило, снижаются удельные нагрузки стока веществами (за счет разбавляющего эффекта атмосферных вод, аккумули-рования части загрязняющих веществ в понижениях рельефа и дренажной сети, из-за инфильтрации).

Таблица 32

Взаимосвязь характеристик водосборов, уровней содержания и выноса поллютантов дождевым стоком, г. Гетеборг [248]

Характеристика водосборов Концентрация,

мкг/л Вынос,

кг/месяц/км2

Площадь, га

Доля водонепроницаемых территорий, %

Плотность населения, чел./га

Cu Zn Pb Cu Zn

5,8 53 250 310 570 400 5,8 10,6

13,6 39 115 190 320 140 4,1 6,9

4,8 44 85 30 260 160 0,5 4,1

18,0 14 22 30 170 60 1,0 5,8

Таблица 33

Количество ливневых вод с территорий населенных пунктов и степень их загрязнения (Г.Г. Шигорин, 1963, цит. по [90])

Площадь жилой зоны, га

Объем стока Масса поллютантов

всего, тыс. м3 м3/га всего, т кг/га

40 51 1133 7,5 166

135 152 1133 22,8 169

260 309 1190 46,5 179

613 450 730 67,5 110

1053 962 913 144,3 137

98

В городах степень нагрузки поверхностного стока поллютантами во многом определяется интенсивностью их поступления на подстилающую поверхность из атмосферы. С. Рэнделл и др. [259, 260], анализируя возможное влияние ат-мосферы на состав стока, пришли к следующим выводам: 1) количество поллю-тантов, присутствующих в атмосферных осадках, выпадающих в городах, вполне достаточное, чтобы оказывать влияние на качество воды, стекающей с городских территорий, 2) отмечается близкое к постоянному количество атмо-сферных поллютантов в урбанизированных районах, 3) атмосферные поллю-танты вымываются в основном в течение первых стадий процесса выпадения осадков, 4) важным фактором является промежуток времени между предшест-вующими и наблюдаемыми дождями (и, надо добавить, эффективность сани-тарной уборки улиц), 5) скорость осаждения атмосферных поллютантов в обычных условиях значительно ниже таковой в период дождей.

Основным фактором загрязнения атмосферы и соответственно территории города являются выбросы предприятий и автотранспорта. Очень значима роль в формировании зон загрязнения промышленной пыли [176, 178, 186, 187, 191, 199, 200, 201, 202–204, 206]. В отходящих газа многих технологических про-цессов концентрация твердых частиц значительно превышает уровень в 1 г/м3 [55]. В городах максимальные концентрации пыли в воздухе достигают 200–600 и даже 1200 мг/м3, минимальные составляют 10–40 мг/м3 [221], а масса выпа-дающей из атмосферы пыли составляет 200–500 кг/км2 в сутки, достигая в от-дельных районах 5–6 тыс. кг/км2 (и больше) в сутки; в районах, удаленных от городов суточное осаждение пыли обычно не превышает 10 кг/км2 [122]. Вбли-зи предприятий выпадает до 30 кг/га/год Pb, в жилых районах до 15 кг/га/год [217]. В среднем за год в промрайонах Донбасса выпадало с атмосферными осадками Mn, Zn, Cu на 1 км2 в 3–8 раз больше, чем в агрорайонах [20]. Для удаленных районов характерна намного меньшая запыленность воздуха. Так, большая часть акватории Индийского океана отличается содержаниями аэрозо-ля в атмосфере до 0,1, редко 0,1–0,5 мкг/м3 [132]. Пылевой выброс предприятий характеризуется широкой ассоциацией элементов, коэффициенты концентра-ции (КС) которых (относительно фона, например, в почвах), варьируясь, могут достигать высоких значений (табл. 34–36). Особенно интенсивно в пыли кон-центрируются Pb, Hg, Cd, Cu, Zn, Sb, Mo, W, Sn, Ag, Cr, Bi. Для многих хими-ческих элементов более высокие уровни закономерно фиксируются в техноло-гической пыли, образующейся в ходе производственных операций. Высокие содержания химических элементов в вентиляционной пыли и в пылесметах (пыли из производственных помещений) указывают на то, что значимое их ко-личество поступает в окружающую среду с неорганизованными выбросами. В городах обычно фиксируется прямая связь между количеством поступающей в окружающую среду пыли (например, осажденной со снегом) и интегральными показателями загрязнения почв [63, 119]. Уличная пыль в городах обогащена многими химическими элементами [64, 225].

99

Таблица 34

Среднее содержание металлов в пыли электротехнических заводов, мг/кг [174, 181, 200]

Металл Электроламповый Выпрямитель

Силовой электроники

Силовых преобразователей Почва,

фон 2 3 1 3 1 3 1 3

Cr 50 46 1800 390 680 400 250 110 70 Mn 290 5300 1600 440 790 530 790 270 1000 Co 10 10 130 15 14 12 14 9 8 Ni 65 56 690 50 470 130 470 34 50 Cu 120 4700 960 230 190 420 190 89 30 Zn 710 2600 290 3200 550 4700 550 520 90 Mo 5 1,5 38 50 60 260 5 1,3 1,2 Ag 0,06 0,05 0,2 0,06 0,2 16 0,5 0,06 0,05 Cd 2 1700 28 11 220 21 10 23 0,35 Pb 450 4200 290 760 1200 480 40 690 15

Примечание. 1 – пыль технологическая; 2 – пыль вентиляционная; 3 – пылесметы из ра-бочих помещений.

Таблица 35

Ассоциации химических элементов в пыли электротехнических заводов [174, 181, 200]

Завод Пыль Коэффициенты концентрации относительно содержания

в природных почвах > 300 300–100 100–30 30–10 10–3 3–1,5

Электро-ламповый

1 Sb-Cd Hg-W Pb-Sn-Ba-

As Zn-Mo-Cu-Sr-Ge

Mn-Cr-Ag Co-B-V-Ni

2 – – Pb Hg Zn-Cd-Cu – 3 Cd Pb-Cu Hg Zn Mn –

Специ-альных источни-ков света

1 Cu B-Ag Pb-Zn- Sb-W-Bi-Cr Ni-Cd-Mo-Co-

Hg-Mn- Ge-V-Sn-Ti-

2 Cu Ag-Pb Cr-Zn Sb-Ba-Mo-Ni Hg-Cd-Co-W-

Sn-Mn B-V-Ge-Ti-Sr

3 Pb – W Sb-Bi Zn-Hg-B-Cu-

Ga-Co-Ag-V Mo-Sn-Ni-Ti-Cr

Электро-выпрями-тель

1 – – Cd-Mo-Cu Cr-Pb-Co-Ni Ag-Zn Mn

3 – – Pb-Mo-

Zn-Cd – Cu-Cr-Fe Co

Силовой электро-ники

1 Cd Pb-Mo – Cr-Cu-Zn-Ag Co

3 Ag Mo Cd-Zn-Pb Cu Cr-Fe Co

Силовых преобра-зователей

1 – – Cu Cd-Ag Zn-Ni-Co-Mo-

Cr-Mn Pb

3 – – Cd-Pb - Zn Cu-Fe-Cr

Кабель-ный

2 Cu-Sn Pb-Sb-

Cd Zn Ag-Bi-W Mо-Hg-Cr-Ni Ba

3 – Cu-W-

Pb-Sn- Sb Bi-Zn-Ag Mo-Hg Co-Cr-Ba

Примечание. 1 – пыль технологическая; 2 – пыль вентиляционная; 3 – пылесметы из ра-бочих помещений.

100

Металлы присутствуют в технологической пыли преимущественно в относи-тельно устойчивых соединениях (судя по всему, в виде оксидов, тонкодисперс-ных металлических и абразивных частиц, в составе силикатов и т. п.). Тем не менее определенная доля их находится в составе пыли и в виде подвижных со-единений, извлекаемых аммонийно-ацетатной вытяжкой (табл. 37).

В составе присутствующих в атмосфере твердых частиц преобладают (по мас-се) частицы размером 10–100 мкм (около 60%), доля атмосферных частиц разме-ром менее 2,5 мкм составляет в среднем около 10%, частиц размером 100–1000 мкм – несколько меньше, частиц < 1 мкм – не больше 5% от общей массы пыли [41]. Считается, что в составе атмосферного аэрозоля основная масса вещества связана с частицами размером 0,1–1 мкм [17]. Эти частицы образуются, скорее всего, при конденсации и коагуляции. Известно, что в ходе производственных процессов нередко создаются такие скорости перемещения воздуха, при которых в движение приходят частицы, обладающими существенными диаметрами (ги-гантские частицы Х. Юнге [167]). К тому же, в более плотной атмосфере с разви-той турбулентностью частицы крупнее 40–60 мкм обычно ведут себя как типич-ные аэрозольные и независимо от происхождения имеют высокую скорость осе-дания [17].

Таблица 36

Ассоциации химических элементов в пыли и почвах предприятий, мелкоземе и фильтрате бытовых свалок, взвеси канализационного стока и

отложениях водотока ниже г. Вильнюса [144]

Объект Значения КС по максимальных концентрациям

> 100 100–10 10–1,5 Пылевыбросы производственных предприятий

Металлообработка Mo-Co-Cu-Zn-Cr-V-Sn

Ni-Ba-Yb-Ga-Pb-Cd

Mn-Y-Ti-Sc

Приборостроение Cu-Zn-W-Ni-Sn-Cr Co-Ag-Cd-B Pb-Ba-Bi-Mn-Ti-Be Стройматериалы – Cr Zn-Mo-Co-W-Pb-Cu-Sc-B-

Ba-Ni Энергетика V-Ni Mo-Cu-Zn-Cr-Ag-

Pb-Cd Co-Sn-Ga-B-Ba-Sc

Почвы территории предприятий Металлообработка W-Mo-Co-Cr-Sn V-Zn-Pb-Ni Ag-Ba-Yb-Ti-Cd-Sc-Mn-BПриборостроение Mo-Zn Sn-Cu-W-Ag-Cr-

Pb-Cd-Ni Co-W-Mn-Ba-Sc-Ti-Yb-Y

Стройматериалы – Cr-Zn W-Cu-Pb-Co-Sn-Mo-Cd-Ba-Ni-Sc

Полиграфия – Zn-Sn-Ag-Cu-Cr Pb-Cd-Mo-Sc-Ni-Ba-Co- ТЭЦ на мазуте – – Cr-Ni-V-Zn-Mo-Cu-Pb-Ag-

Mn-Cd-Sn-Sc Бытовая свалка

Мелкозем Cu-Cd-Zn-Sn Ni-Mo-Cr-Ag-Pb Sc-B-Co-V-Mn Фильтрат – Sn-Zn-Cu-Cr-Mo-

Ni-Cd-Ag Pb-Sc-Ba-B-Co-V-Mn

Очистные сооружения города Взвесь сточных вод Ag-Cu Sn-Bi-Cr-Zn-Ni-Cd Mo-Pb-W-Ba-B-Co-V-Mn

Водоток ниже города Донные отложения – Ag-Zn Cr-Sn-Pb-Cu-Cd-Ni-Mo-

Sc-Ba

101

Таблица 37

Подвижные формы металлов в технологической (1) и вентиляционной (2) пыли завода Специальных источников света и

электровакуумного стекла [181]

Металл

Показатель

Вал, мг/кг Ацетатно-аммонийная вытяжка,

мг/кг Доля подвижных форм, %

1 2 1 2 1 2 Медь 5300 85 2,86 9,2 0,05 10,8 Кобальт 31 – 2 – 6,45 - Никель 260 31 16,2 1,2 6,23 3,9 Цинк 3200 460 89,2 271 2,79 58,9 Марганец 1000 660 104,4 16,6 10,44 4,8 Хром 190 92 4,05 16,6 2,13 18 Серебро – 9 – 0,02 – 0,22 Кадмий – 3 – 2,78 – 92,6 Свинец – 1200 – 690 – 57,5

Атмосферный воздух городов и особенно крупных (многопрофильных) про-мышленно-урбанизированных территорий отличается, как правило, достаточно высокими концентрациями (относительно фоновых уровней) широкого круга химических элементов (особенно тяжелых металлов) при выраженности геохи-мической специализации того или иного промышленного предприятия, прояв-ляющейся в составе геохимических ассоциаций (табл. 38, 39). Все это (наряду с выбросами автотранспорта и возможным поступлением различных отходов) обу-словливает формирование в почвах и почвогрунтах освоенных территорий поли-элементных и достаточно интенсивных техногенных геохимических аномалий (табл. 40, 41, рис. 4, 5). Химические элементы, поступающие в атмосферу городов с выбросами промышленных предприятий и автотранспорта, активно включают-ся в миграционные потоки и попадают в поверхностный сток. Для многих хими-ческих элементов атмосферный фактор играет ведущую роль в поступлении в поверхностный сток (табл. 42).

Таблица 38

Ассоциации химических элементов в атмосферном воздухе в зоне влияния различных предприятий [30, 31]

Предприятия Порядок значений КС химических элементов относительно фона

> 100 100–50 50–10 < 10

Цветной металлургии Zn-Hg-Pb As-Sb Sn-Ni-Mn-Mo-Co-

Au W-V-Fe-Br-La-Ce-Sm-Eu-Th

Теплоэнергетики V Sb-Se-Hg Cr-Ni-Pb-Zn Mo-Sn-Mn-La-Ce-Sm-

Eu-Th Производства минеральных удобрений

– Sr La-Ce-Eu-Ca-Sm-Th-Zn-Cr-Ni-U

Fe-As-Sb-Pb-Mn-V-W

Электротехнические и электронные

Pb Cd-Ni V-Cr-Mo-Zn-Sn-La-Sm-Ce-Eu-Au

Ni-W-Mn

Черной металлургии – Fe-Mn-Sb Ni-Cr-V-Sn-Co-Sm Pb-Zn-V-Sn-Mo-W-Eu-

Th-Ba-Ce-Au-As-Se-LaМашиностроения – Sb Co-Pb-Ni-Cr-Mn Zn-V-Sn-Mo Химические – – Pb-Mn Zn-V-Cr-Ni-Sn-Mo Автотранспорт – Pb-Br Ni-Hg-V-Cr-Zn-Co –

102

Таблица 39

Ассоциации химических элементов в атмосферном воздухе в г. Саранске [18]

Район города Коэффициенты концентрации относительно местного фона

Стабильно превышающие фон Эпизодически выше фона > 100 30–100 10–30 3–10 1,5–3

Северная промзона Pb-V Cr-Ni Mo Mn-Zn-Sn – Cd-W-Hg Светотехника – – – Pb Hg Sn-Cr-V-Mn-Ni-ZnЗаречный – – – Cr Ni-Pb-Sn-Zn V-Mn Центр Sn-Pb-Ni Zn V – Hg-Mn Cd-Cr Юго-западный – – V Pb-Ni-Zn-Cr Mn-Sn Mo Южная промзона – – Pb Ni Mn-Zn Cr-V-Cd

Таблица 40

Геохимические ассоциации в почвах промышленных зон г. Саранска [181, 198]

Предприятия Химические элементы и порядок значений их КС относительно фона

в почвах > 300 300–100 100–30 30–10 10–3 3–1,5

Электроламповый Hg Cd Pb-Sb-Ag

Mo-Tl-W-Zn

Sn-Cu-Ba-Cr-Ge-Bi-Co

V-Ni-Be-As-B-P

Источников света и электростекла

– Pb – Hg Mo-W-Cu-V-Zn-Sb

Cd-Ge-Cr-Li-Ag-Bi-B-Sn-Yb-F-As

Электровыпрямитель – W Mo Ag-Sn-Cu-Hg

Cd-Ge-Pb-Bi-Zn-Be

Co-B-V-Cr-Li-P

Механический – – Sn W-Cd Bi-Mo-Pb-Cu-Co-Zn-Be

Hg-V-Cr-Yb-B-P-Ag-Li

Медпрепаратов Cd – – Cu-Hg-W-Ag-

Mo-P-Be-Bi-Zn-Pb

Cr-B-V-Ni-Co-Sn-Li

Литейный – – Bi – Pb-Hg-Zn Cu-Be-V-Co-Mo-W-Cr-Sn-B-Li

Силовой электроники – – – Mo W-Bi-Pb-Be Cd-V-Cu-Sn-P-B-P Тепловозоремонтный – – – Pb-Zn Sn-W-Cr-Cd-

Cu-Bi-V Be-Co-Sb-Mo-Ag-Bi-Li

Полупроводниковых изделий

– – – Cd W-Sb-Hg-Bi-Sn-Be-Pb

Co-V-Cu-Ag-Zn-Yb-B-Li-Ga

Точных приборов – – – W Be-Bi- Pb-B-V-P-Hg-Li-Co-Yb

Инструментальный – – – W Mo-Pb-Cu-Sn-Sb

Be-Ag-Co-Hg-As-Zn-B-Yb-V-Cr-F-Li

Кабельный – – – – Pb-Bi-Cu-Sn-Mo-P-Sr

Zn-V-Cr

Автосамосвалов – – – – W-Bi-Pb-Be Cu-B-Yb-Zn-P-Co-V-Li-Ag

Консервный – – – – Pb-Hg-Bi-Be-Sn

Zn-B-V-P-Cu-Co-Li-Yb

Резинотехника – – – – Pb-As-V-Sb Bi-Zn-Co-Hg-Be-Li-Mo-Cu-B-F-Ag

Типография Sb Pb-Ag Sn-Bi – Cd-Hg-Zn P-Be-Cu-Co

103

Таблица 41

Суммарное загрязнение территории Москвы по значениям ZC в почвах [126]

Административный округ Площадь округа, км2

Площадь, % по уровням ZC > 16 16–32 32–128 > 128

Центральный 64,2 22 28 41 9 Северный 104,6 58 20 20 2 Северо-Восточный 100,6 44 25 26 5 Восточный 152,3 33 30 26 11 Юго-Восточный 118,0 35 25 27 13 Южный 130,5 70 19 9 2 Юго-Западный 110,5 78 15 5 2 Западный 142,5 73 13 12 2 Северо-Западный 92,6 38 26 25 11 Вся Москва 1012,8 52 22 20 6

Рис. 4. Распределение значений коэффициентов концентрации (КС) тяжелых металлов в верхнем слое почв г. Саранска [18].

А – молибден (сплошная линия) и цинк (пунктир); Б – ртуть (сплошная линия) и свинец (пунктир); I–I – линия профиля. Цифрами на схеме показано расположение промышленных (производственных) зон заводов: 1 – СЭЛЗ (электроламповый завод), 2 – «Биохимик», 3 – «Электровыпрямитель», 4 – приборостроительного, 5 – автопромоборудования, 6 – автоса-мосвалов, 7 – кабельного, 8 – инструментального, 9 – КПД (крупнопанельного домострое-ния), 10 – ВНИИИС (Институт источников света), 11 – СИС-ЭВС (специальных источников света и электровакуумного стекла), 12 – телевизионного.

104

Таблица 42

Темпы воздушного выпадения поллютантов и их вклад в дождевой сток [249]

Компонент мкг/км2/день Долевой вклад в дождевой сток, % Взвешенные вещества 26100 23 Растворенные вещества 77100 30 Марганец 51,4 49 Медь 51,2 96 Цинк 159,6 38 Свинец 127,6 54

Рис. 5. Ртуть в верхнем слое почв в г. Темиртау (Центральный Казахстан) и его окрестностях [170].

Уровни содержания ртути, мг/кг: 1 – 0,01–0,02; 2 – 0,021–0,100; 3 – 0,11–0,39; 4 – 0,40–2,09; 5 – 2,1–21,0; 6 – 21–2000. На схеме цифрами обозначены: 1 – промзона ПО «Карбид» (аце-тальдегидное производство, ртутный катализатор), 2 – промзона металлургического комби-ната, 3 – территория очистных сооружений.

Продолжительное техногенное воздействие (прежде всего, осаждение про-мышленной пыли на подстилающие поверхности) способствует изменению об-щего химического (силикатного) состава верхнего слоя почв промзон и определя-ет его пространственную неоднородность в пределах небольшого по площади участка территории, что редко наблюдается в естественных условиях (табл. 43). Так, для почв промзон (по сравнению с фоновыми почвами) характерно увеличе-ние количества глинозема, соединений Fe, Ca, Mg, органики (показателя ППП), фтора и заметное уменьшение содержания SiO2. Города отличаются пестротой кислотно-щелочных условий почвенного покрова (рН почвенного раствора меня-

105

ется от 4,2 до 8,5), изменениями состава почвенного поглощающего комплекса (доминируют Са2+, Mg2+, присутствует Na+), отмечается общее увеличение емко-сти поглощения (до 40 мг-экв/100 г и более, нередко до 190) [126]. Применение противогололедных препаратов обуславливает развитие процессов засоления городских почв.

Таблица 43

Общий химический состав верхнего горизонта городских почв, % [181, 204]

Компонент Местный

фон

Территория г. Саранска Жилой район

«Светотехника»Промзона СИС-ЭВС

Промзона СЭЛЗ

Вблизи завода «Резинотехника»

ВблизиТЭЦ-2

SiO2 73,69 73,25 69,43 59,74 65,10 64,56 TiO2 0,54 0,42 0,47 0,76 0,56 0,59 Al2O3 6,41 6,39 8,23 14,83 10,03 9,29 Fe2O3 0,47 0,93 1,14 4,03 3,04 2,77 FeO 2,59 2,08 5,03 1,72 2,15 1,72 MnO 0,20 0,04 0,06 0,09 0,06 0,07 CaO 0,47 0,94 2,20 2,67 1,73 2,04 MgO 0,70 0,90 0,90 1,70 1,10 1,00 Na2O 0,55 0,50 0,40 1,13 0,80 0,70 K2O 1,48 1,43 1,26 2,36 2,31 1,98 P2O5 0,14 0,14 0,09 0,19 0,27 0,18 H2O

- 4,98 1,76 1,84 2,76 2,28 3,16 Sобщая < 0,10 0,21 0,20 0,21 0,10 0,10 ППП 7,20 10,45 8,18 7,35 10,09 11,41 СО2 0,22 0,22 1,32 1,10 0,66 0,44 Фтор 0,02 0,03 0,04 0,05 0,05 0,04

* Потери при прокаливании.

Рис. 6. Свинец в профиле почв г. Саранска (фоновый уровень свинца в почвах составляет 15 мг/кг) [18]. Расположение разрезов: 1 – жилой микрорайон «Светотехника»; 2 – промзона

завода Специальных источников света и электровакумного стекла (СИС-ЭВС); 3 – микрорайон «Северный» (ТЭЦ-2 и зона влияния завода СИС-ЭВС),

4 и 5 – промзона электролампового завода СЭЛЗ.

106

Интенсивность и масштабы техногенного загрязнения территорий городов на-глядно фиксируются при анализе распределения химических элементов в профи-ле почв. Так, в г. Саранске для Hg, Zn, Mo, Pb, Cu, Ag высокие содержания в поч-вах промзоны завода СЭЛЗ прослеживаются до глубины 60–80 см. В пределах территории завода СИС-ЭВС загрязнение почв для большинства элементов на-блюдается в основном до глубины 10–15 см, тогда как наличие мощного источ-ника поставки свинца (стекольное производство), дополнительное воздействие автотранспорта и ряда других предприятий определили очень высокие концен-трации этого металла в 90–100 см горизонте почв, причем не только в зоне влия-ния стекольного производства (рис. 6).

В г. Темиртау в пределах промзоны завода «Карбид» (производство ацетальде-гида с использованием ртутного метода) практически во всей 1,5-метровой толщи почвогрунтов фиксировались высокие концентрации ртути (рис. 7). Максималь-ные уровни ее были обнаружены в верхнем (0–15 см) слое почв, причем в верх-них 5 см они достигали 160 мг/кг (при фоне в 0,01–0,03 мг/кг). Характерно появ-ление высоких содержаний (3–7 мг/кг) этого металла в нижних горизонтах разре-за, что может быть связано как с его миграцией (в том числе, в виде жидкого ме-талла), так и с возможным реликтовым загрязнением.

Рис. 7. Распределение ртути в профиле почв в пределах г. Темиртау и фонового участка [170].

I – промзона завода «Карбид». II – вблизи промзоны завода «Карбид» (0,5 км от завода), III – центр города (3–4 км от завода), IV – восточный район города (8–9 км от завода),

V – фон.

Для вертикального распределения ртути в шурфах, заложенных вне промзоны «Карбида», также характерно выраженное накоплением этого металла в верхнем слое почв. Показательно, что по мере удаления от «Карбида» (основного источника поставки ртути в городскую среду) наблюдается не только снижение ее уровней в верхнем слое почв, но и фиксируется уменьшение мощности загрязненного этим элементом слоя почв. Так, если в пределах промзоны ртутью достаточно интенсив-но загрязнена вся толща почвогрунтов, то на удалении в 0,5 км ее аномалии фикси-руются до глубины в 90 см, в центре города – до глубины в 60–65 см, в восточной

107

части города – до 30–35 см. В фоновых почвах распределение ртути при ее очень низких уровнях довольно однообразное. Таким образом, наблюдается четкая за-висимость глубины проникновения поллютанта от расстояния от источника его поступления (в сущности, от интенсивности выпадения из атмосферы на подсти-лающую поверхность). Наличие мощного источник поставки ртути в окружаю-щую среду обусловливает значительное накопление ее в городском почвенном покрове, в свою очередь являющего значительным вторичным источником за-грязнения (табл. 44). Как видим, только в верхнем слое почв города средние запа-сы ртути достигают 53 т, с учетом же особенностей вертикального распределения этого металла в профиле почв они будут существенно больше. Значительная часть территории города характеризуется высоким уровнем ртутного загрязне-ния, фиксируемого почвенным покровом.

Таблица 44

Структура загрязнения территории г. Темиртау ртутью и ее запасы в верхнем (0–10 см) слое почв [170]

Уровень загрязнения (см. рис. 29)

Площадь аномалий

Ртуть, мг/кг КС относительно фона

Запасы, кгкм2 доля, % среднее пределы

Фоновый 1,1 2,6 0,015 0,01–0,02 1,5 2

Слабый 10,6 26,3 0,08 0,021–0,1 8 102

Средний 6,7 16,6 0,3 0,11–0,39 30 241

Сильный 18,8 46,4 0,9 0,40–2,09 90 2000

Опасный ( «Карбид») 0,5 1,3 3 2,10–21 300 180

Опасный (Старый город) 1,7 4,2 10 4–21 1000 1400

Чрезвычайно опасный 1,1 2,6 375 21–2000 37200 49000

Общее 40,5 100 – 0,01–2000 1,5–37500 53000

Повышенная экологическая опасность формирующихся в пределах промзон

геохимических аномалий (техногенного загрязнения) подтверждаются данными по содержаниям в почвах подвижных (извлекаемых аммонийно-ацетатной вы-тяжкой) форм металлов (табл. 45). Для большинства из них в зонах загрязнения наблюдается возрастание удельных концентраций указанных форм вплоть до превышения существующих гигиенических нормативов (Pb, Cu, Zn). Показатель-но, что в почвах промзоны электролампового завода (СЭЛЗ) доля подвижных форм металлов выше, чем в почвах территорий других заводов. Это, отчасти, может быть связано с особенностями нахождения химических элементов в соста-ве выбросов заводов и более продолжительным периодом формирования анома-лий, в ходе которого «первичные» соединения элементов в условиях окружаю-щей среды могли трансформироваться в подвижные («вторичные») формы[686].

Важным источником загрязнения поверхностного стока, особенно свинцом (а также Zn, Cr, Ni, V), выступает автотранспорт. Уровни содержания общего (рас-твор+взвесь) свинца в снеге с дорог колеблются в пределах 3,6–113 мг/л, раство-ренного – от 0,05 до 2 мг/л; в поверхностном стоке с автострад концентрации общего свинца составляют 0,25–14 мг/л, растворенного – 0,01–1,8 мг/л [245]. Как правило, наблюдается прямая зависимость количества переносимого стоком

108

свинца от интенсивности автомобильного движения (особенно), количества про-живающих в пределах водосбора жителей (плотности населения), площади водо-непроницаемых территория [248]. Естественно, что основным фактором является интенсивность движения автотранспорта. Особо следует отметить, что в городах в систему дождевой канализации попадает большое количество воды от мытья автомобильного транспорта, которая содержит значительные примеси горючих и смазочных веществ, детергентов и других поллютантов. При истирании автомо-бильных шин уличная пыль обогащается цинком, причем только 5–10% такой пыли попадает в атмосферу, основная же часть осаждается в виде нерастворимых частиц на поверхности и обочинах дорог [262].

Таблица 45

Формы нахождения металлов в почвах промзон различных заводов г. Саранска [174]

Металл СЭЛЗ Электровыпрямитель

Силовой электроники

Силовых полупроводников

I II III I II III I II III I II III

Cu 160 8,4 5,3 100 1,7 1,7 26 0,8 3,1 26 0,1 0,4

Zn 300 10,5 3,5 220 32 14,5 82 1,9 2,3 160 1,6 1

Ni 73 9,6 13 75 2 2,7 46 0,7 1,5 37 0,2 0,5

Cr 80 2,3 2,9 260 2,5 1 80 0,2 0,3 80 0,1 0,1

Cd 5 1,2 24 – – – – – – – – –

Pb 480 36,4 7,6 60 3,9 6,5 30 0,9 3 30 0,2 0,7

Примечание. I – вал, мг/кг; II – ацетатно-аммонийная вытяжка (рН=4,8), мг/кг; III – доля подвижных форм, извлекаемых указанной вытяжкой, %.

Более высокий коэффициент стока с городских территорий наряду с высокой мутностью вод определяют тот факт, что модули твердого стока, свойственные промышленно-урбанизированным районам, намного превышают аналогичные показатели для сельскохозяйственных и тем более для природных территорий. Обогащению городского поверхностного стока твердыми частицами (осадочным материалом) способствует и большая интенсивность эрозии, свойственная хозяй-ственно освоенным землям и особенно строительным площадкам (табл. 46–48). По данным [244], сток наносов с водосборов, находящихся под застройкой, ко-леблется от 300 до 2200 т/км2/год, что превосходит смыв с естественных земель в 2–100 раз, причем нижний предел относится к большим, верхний – к малым во-досборам [80]. Темпы смыва наносов со стройплощадок в городах шт. Висконсин (США) достигали 500 т/га в год. В районе г. Вашингтона (США) р. Потомак (площадь водосбора 250 тыс. км2) ежегодно переносила 2 млн. т взвешенных на-носов, из которых 20% поступало с городских территорий, которые занимают лишь 2% площади речного бассейна [80]. В США с автострад выносится в вод-ные объекты до 56 млн. т наносов в год [155]. Очень часто именно поверхност-ный сток с городских территорий является основным источником поступления техногенного осадочного материала в водные объекты (табл. 49). Весенний смыв почвы с территории городов в центральной лесостепи Русской равнины в 10 раз превышает интенсивность эрозии с пахотных угодий [158].

109

Таблица 46

Твердый сток в городских и сельскохозяйственных районах [82]

Территория Объем стока,

м3/год Коэффициент

стока Мутность,

кг/м3 Модуль твердого

стока, кг/га Город Курск (в целом) 851 0,16 3,25 2767 Сельскохозяйственные угодья 286 0,05 2,57 704

Примечание. Приведены среднегодовые данные.

Таблица 47

Содержание взвешенных веществ (ВВ) в поверхностном стоке с городских территорий [90]

Характеристика водосбора ВВ, г/лСовременная жилая застройка 1,4–1,5Недостаточно благоустроенные территории с преобладанием усадебной застройки 1,8–2,5Центральные, благоустроенные районы с интенсивным движением транспорта и пешеходов

1,7–2,2

Районы крупных промышленных предприятий 1,7–2,5Селитебные районы с наличием эродируемых склонов или стройплощадок 4–6

Таблица 48

Типичная интенсивность эрозии при различном землепользовании [155, 257]

Характер освоения Темпы эрозии, т/км2/год Относительно леса=1 Лес 8,5 1 Сенокосы 85 10 Заброшенные карьеры 850 100 Возделываемые агроугодья 1700 200 Вырубки 4250 500 Разрабатываемые карьеры 17000 2000 Строительные площадки 17000 2000

Таблица 49

Поступление взвешенных веществ в водные объекты в зоне влияния г. Твери [160]

Источник поставки (данные за год) Взвешенные вещества

мг/л тонн доля, %Очистные сооружения города 12 933,6 3,45 Очистные сооружения предприятий 10 53,1 0,19 Выгреба предприятий 50 5 0,02 Аварии канализации 100 10 0,04 Ливневые стоки через очистные сооружения предприятий 500 2500 8,97 То же, без очистки (от предприятий) 500 2500 8,97 Ливневые стоки селитебной зоны 500 20690 74,23 Все ливневые стоки 12–500 25690 81,07 Стоки ТЭЦ 10 1076 3,86 Стоки от неканализированного жилого сектора 50 75 0,27 От обслуживания частного транспорта 10 0,1 0,0004 От автотранспортных предприятий 10 1 0,004

Итого 10–500 27874,5 100

110

Осадочный материал, содержащийся в поверхностном стоке, обладает особы-ми физико-химическими свойствами, что имеет существенные геохимические последствия, поскольку взвешенный и влекомый материал дождевого потока несет важные буферные функции [222]. Многие химические элементы в потоке фиксируются взвешенными частицами. В составе наносов присутствуют резино-вые частицы, кирпич, стекло, бетон, зола, битум, пластиковые материалы, метал-лические частицы, асбестовые и искусственные волокна и др. Размеры частиц находятся в основном в пределах 0,1–0,5 мм. В районах строительства в стоке наблюдается обилие глинистых частиц, частичек цемента и других строительных материалов, также обладающих высокими сорбционными свойствами. По дан-ным [223], в поверхностном стоке с городских территорий только 4–8% взвешен-ных веществ составляет материал < 0,06 мм в диаметре, но он несет до 30% всех тяжелых металлов; 40–90% поллютантов связаны с частицами < 0,2 мм. Фракци-онный состав твердых примесей в атмосферных водах непостоянен как в течение стока одного дождя, так и в пробах, взятых при выпадении различных дождей [90]. Важной особенностью дождевого стока является резкая неравномерность распределения уровней поллютантов по ходу дождя [230]. Количество взвешен-ных веществ в поверхностном стоке зависит также от интенсивности, продолжи-тельности и частоты выпадения осадков, характера и периодичности уборки го-родских территорий.

В техногенных ландшафтах серьезными источниками загрязнения водотоков химическими веществами являются свалки отходов, поставка загрязняющих ве-ществ с которых осуществляется в составе поверхностного, внутрипочвенного и грунтового стока. Изучение состава мелкозема свалок установило высокие уров-ни в нем многих элементов (табл. 50).

Таблица 50

Химические элементы в мелкоземе свалок Московской области [11]

Свалка Химические элементы и порядок значений их КС относительно фона в почвах

> 300 300 – 100 100 – 30 30 – 10 10 – 1,5

Воронцово – – Ag-Cu-Hg-Zn-Sn Pb Cr

Саларьево – Ag Zn-Cd-W-Pb-Sn-Cu Mo Bi-Cr-Ni-Ba-Sr

Кучино – Ag-Cd Zn-W-Cu Pb-Sn-Mo Cr-Co-Ni

Сосенки Ag W-Zn-Cu Mo-Cd-Sn-Pb Ni-Cr-Sr-Co-Be Ba

Дурыкино – – Zn Bi-Sn-Pb-Cu Cu-W-Ni-Ag-Cr

Лобня Ag Cu-Bi Zn W-Pb-Sn-Mo Cr-Ni

Из-за малой и невыдержанной мощности грунтов, которыми нередко перекры-

ваются свалки отходов, их верхний слой также обогащен многими органическими и неорганическими загрязняющими веществами. Важным является тот факт, что в материале поверхностного слоя свалок заметная часть тяжелых металлов, на-пример, цинка (40–70%), меди и никеля (10–20%), кадмия (до 100%) находится в виде подвижных соединений (подфижных форм нахождения). При удалении от свалки доля подвижных форм тяжелых металлов, как правило, снижается.

111

Таблица 51

Состав подземных вод на территории свалок (G. Milde et al., 1990, цит. по [73])

Компоненты Кол-во проб Средняя МаксимальнаяНеорганические компоненты, мг/л

Бор 250 0,949 31,2Натрий 338 140 3600Хлор 360 218 6020Магний 321 39 436Кальций 318 177 785Калий 217 34 250Стронций 205 0,604 5,58 Сульфаты 352 218 8560Никель 249 0,116 23,168Марганец 329 1,6 33Мышьяк 253 0,061 4,0Хром 279 0,04 5,123NH4

+ 276 14 945Фтор 0,397 0,3 1,7Медь 275 0,027 0,577 NO3

- 347 59 11500РО4

3- 207 2,3 115Цинк 328 0,921 168,12Железо 335 10 240Свинец 334 0,0076 0,45NO2

- 285 0,8 79Алюминий 168 0,947 59,571Селен 112 0,0002 0,014 Кадмий 33 0,04 13Ртуть 232 0,0001 0,0034

Органические компоненты, мкг/лТетрахлорэтен 277 56,1 6504Трихлорэтен 277 1013 128000Цис-1,2-дихлорэтен 153 22095 411000Бензол 127 141 1795 n-/м-ксилол 92 39,9 4471,1,1-трихлорэтан 206 16,5 270Трихлорметан 236 76,2 28001,2-дихлорэтан 16 107 210Винилхлорид 136 1693 12000Толуол 127 73,2 911Дихлорметан 114 38067 4999000Тетрахлорметан 201 1,2 23 4-метилфенол 124 42 2832-метилфенол 174 10 63,9Хлорбензол 93 52,9 3881,2-дихлорбензол 90 1,4 6,61,4-дихлорбензол 90 31,9 265Нафталин 124 2,2 12,6Этилбензол 124 32,2 160О-ксилол 127 13,8 69 2,4,6-трихлорфенол 124 3,2 24,13,5-диметилфенол 124 16,2 61Фенол 124 2,2 5,61.1.2-трихлорэтан 140 36 1901,3-дихлорбензол 90 11,5 –

112

Активная миграция загрязняющих веществ в конечном счете приводит к их проникновению в грунтовые и подземные воды, которые в пределах свалок ха-рактеризуются присутствием очень широкого комплекса химических элементов и их неорганическаих и органических соединений (табл. 51). При разложении отхо-дов и просачивании через них атмосферных осадков образуется так называемый свалочный фильтрат, который попадает в дренажные канавы и т. п. и также в конечном счете поступает в водные объекты (табл. 51–53). Свалочный фильтрат обогащен коллоидными частицами, в которых присутствуют различные органи-ческие соединения, кремний, алюминий, кальций, железо и сера, что способству-ет концентрированию в нем тяжелых металлов до очень высоких уровней [112, 237]. Высокими уровнями химических элементов и их соединений отличаются и воды поверхностного стока непосредственно с территорий свалок (табл. 54). Их поступление в водотоки в существенной мере обусловливает накопление в дон-ных отложениях последних широкого комплекса химических элементов (табл. 55). Значение свалок как источников поставки загрязняющих веществ со-храняется долгие годы даже после их закрытия [45].

Таблица 52

Усредненные характеристики свалочного фильтрата через 6–8 лет после закладки бытового мусора на хранение (O. Tabasaran, 1982, цит. по [166])

Показатель мг/л Сухой остаток 20000Нерастворимые вещества 2000 Сумма щелочных и щелочноземельных металлов 8000 Сумма тяжелых металлов 10 Общее железо 1000 Аммонийный азот (в расчете на азот) 1000 Сульфаты 1500 Гидрокарбонаты 10000БПК5 4000 ХПК 6000 Фенол 50 Детергенты 50 Вещества, экстрагируемые метиленхлоридом 600 Органические кислоты, отгоняемые с водяным паром (в расчете на уксусную кислоту) 1000

Таблица 53

Химические элементы в свалочном фильтрате подмосковных свалок, мкг/л [11]

Компонент Кучино Хметьево Сапарьево Сосенки Лобня Фон* Хром 495 1200 170 147 54 3 Марганец 620 320 372 285 132 30 Никель 380 650 142 189 74 2,6 Медь 1800 640 149 610 5 7,6 Цинк 1040 3800 121 267 348 28 Кадмий 52 1 3,5 4,5 6 0,024 Ртуть 2,5 – 0,05 0,06 0,05 0,066 Свинец 160 200 28 38 75 2,2

* В речных водах Московской области [182].

113

Таблица 54

Химический состав поверхностных вод, образующийся в пределах Щербинской свалки промышленно-бытовых отходов [169]

Компонент Водоем

на территории свалки Ручей,

дренирующий свалку р. Пахра

в зоне свалки мг/л

Минерализация 12438 10908 2945 Окисляемость 55,5 49,4 20 NH4

+ 0,2 3 2,5 NO2

- 0,2 1,5 0,9 NO3

- 1,5 1,5 6 PO4

3- 0,05 0,04 5 Калий 385 2200 55

мкг/л Алюминий 3250 3063 450 Фтор 550 762 460 Титан 110 104 14 Марганец 810 669 16 Железо 4400 4200 700 Никель 30 25 39 Мышьяк 8,3 5 4,5 Серебро 1,1 0,2 0,3 Барий 55 52 21 Свинец 23 15 20

Таблица 55

Геохимические ассоциации в речных отложениях в районе Щербинской свалки [169, 188]

Река Коэффициент концентрации относительно местного фона

ZC > 100 100 – 30 30 – 10 10 – 3 3 – 1,5

Канопелька Sn Ag-Cd-Ni Hg-Cu Sb-Pb-Zn-Cr-Bi-W Sc-As-Be-V-La-Mo-B-Nb-Mn-Y-Yb

994

Пахра Sn-Ag Cd-Cr Pb-Ni-Hg-Cu Be-Bi-Zn-La-Sb Sc-As-Mo-Y-W 592

Во многих городских районах широко практикуется создание так называемых

снегосвалок, концентрирующих нередко значительные количества различных химических элементов. Обычно максимальные концентрации загрязняющих ве-ществ (особенно Pb, Zn, Cr, Ni и др.) обнаруживаются в твердом материале снега, вывозимого из промышленных зон и с магистралей с интенсивным автомобиль-ным движением [124]. Например, в сбрасываемом в московские реки снеге со-держания твердых взвешенных веществ изменялись от 1320 до 22200 мг/л, неф-тепродуктов – от 36 до 2170 мг/л [48]. В г. Стокгольме в начале 1970-х гг. в вод-ные объекты в пределах городской территории ежегодно сбрасывалось 850 тыс. м3 снега, содержащего около 30 т свинца, 6 т нефтепродуктов, 130 т хлорида на-трия [246]. Источниками интенсивного загрязнения снежного покрова некоторы-ми веществами, как уже отмечалось, являются широко применяемые в городах разнообразные противогололедные препараты (особенно на химической основе).

114

В каждом конкретном городе соотношение рассмотренных выше двух групп ис-точников поступления загрязняющих веществ в водные объекты может быть доста-точно разнообразным, но, при прочих равных условиях, наличие значительных по площади непроницаемых территорий и дренажной сети заметно увеличивает роль поверхностного стока как источника загрязнения. В больших (по площади) городах и городских агломерациях роль поверхностного стока также будет более значимой, нежели в средних и особенно малых городах, где основное воздействие на водотоки связано преимущественно с канализационным стоком. В городах, где отсутствует дренажная система, ведущую роль в формировании состава речных вод играет ка-нализационный (общегородской и промышленный) сток. Глубокозалегающие под-земные (артезианские) воды оказывают влияние (опосредованное) на состав по-верхностных вод главным образом в тех городах, где они интенсивно используются для хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения и затем поступают в городскую канализацию. В отдельных случаях (особенно в биогеохимических про-винциях) такие воды способны являться дополнительным источником поставки в городские сточные воды главных ионов (натрия, сульфатов, хлоридов) и химиче-ских элементов (например, фтора), что, в частности, характерно для г. Саранска [66, 173, 197] и некоторых других городов [194, 196].

В табл. 56 показана относительная поставка металлов на очистные сооружения г. Нью-Йорка от различных источников. Если для никеля и хрома заметно преоб-ладает поступление со сточными водами гальванических производств, то для других металлов существенную роль играют бытовые сточные воды и поверхно-стный (дождевой) сток. Оценка поступления химических элементов в конечные бассейны стока также показывает значимость поверхностного стока и сброса бытовых и промышленных сточных вод в поставке металлов (табл. 57). Расчеты, выполненные на основе данных Ю.Е. Саета, полученных им в начале 1980-х гг. для территории г. Москвы, свидетельствуют о ведущей роли ливневого стока в выносе многих химических элементов в р. Москву и ее притоки (табл. 58).

Таблица 56

Поставка металлов на очистные сооружения г. Нью-Йорка [240]

Источник Доля от общей поставки, %

Хром Никель Медь Цинк Кадмий Водоснабжение 0 0 20 7 0 Гальваника 43 62 12 13 33 Прочая индустрия 9 3 7 7 6 Дождевой сток 9 10 14 31 12 Бытовой сток жилых районов 28 25 47 42 49 Неизвестные источники 11 0 0 0 0 Общая поставка 674 509 1160 1780 73

Таблица 57

Поступление химических элементов в Ньюйорскую бухту, т/год (доля от общего поступления, %) [228]

Источник Хром Никель Медь Цинк КадмийСточные воды после очистки 129 (29) 154 (43) 234 (27) 418 (21) 15 (30) Поверхностный городской сток 114 (26) 108 (30) 329 (37) 1147 (56) 18,2 (35)Необработанные сточные воды 94 (22) 71 (20) 162 (18) 249 (12) 9,9(19) Захоронение осадка сточных вод 99 (23) 24 (7) 157 (48) 225 (11) 8,3 (16) Общая поставка от г. Нью-Йорка 436 (100) 357 (100) 882 (100) 2039 (100) 52,2 (100

115

Таблица 58

Поставка химических элементов в водотоки в пределах г. Москвы различными источниками (рассчитано по данным [120])

Элемент Поставка с разными стоками, доля, %

с промышленным с канализационным с ливневым фоновый Хром 0,8 54,9 25,8 18,5 Марганец 2,5 12,6 49,5 35,4 Никель 4,3 19,4 44,5 31,8 Медь 7,2 21,2 58,1 13,5 Цинк 0,3 7,6 84,2 7,9 Стронций 14,1 9,6 20,6 55,7 Молибден 1,0 13,9 36,3 48,8 Кадмий 5,4 31,6 53,8 9,2 Свинец 1,2 8,6 67,9 22,2

Значимость поверхностного стока в загрязнении городских рек подтверждает-

ся также данными, отражающими поступление в водные объекты взвесей и орга-нических веществ (табл. 59). Определенное количество их выносится в результате практикуемого, особенно в крупных городах, сброса снега в водотоки, убираемо-го с городских территорий. Как видим, до 90% поступающих в водотоки взве-шенных веществ и около 48% органических поллютантов связано с отводимым с промышленно-урбанизированных территорий поверхностным стоком (включая снегосплав). По оценкам [75], в 2002 г. сток взвешенных веществ для р. Москвы на входе в г. Москву (Тушино) оценивался в 4,4 тыс. т/год, в пределах городского участка (Тушино – Перерва) составлял 16,6 тыс. т/год, ниже выпуска Курьянов-ской станции аэрации – 12,32 тыс. т/год.

Таблица 59

Источники загрязнения р. Москвы взвешенными веществами и органическими соединениями, в % от общей поставки [15]

Источники Органические соединения Взвешенные вещества Очищенные стоки 48 2 Весенний сток 19 26 Дождевой сток 17 35 Снегосплав 10 20 Грунтовые (дренажные) воды 4 10 Поливомоечные воды 2 7

Для быв. СССР суммарный годовой объем поверхностного стока с застроен-

ных территорий в целом по стране оценивался примерно в 15 км3, с которым в водные объекты ежегодно поступало более 5 млн. т взвешенных веществ, около 150 тыс. т нефтепродуктов и более 400 тыс. т органических соединений [94]. В то же время, с канализационным стоком городов страны в водоемы и водотоки было сброшено 2,3 млн. т взвешенных веществ, 74 тыс. т нефтепродуктов и 1,6 млн. т органических соединений. Таким образом, с поверхностным стоком взвешенных веществ и нефтепродуктов в водные объекты поступило в два раза больше, неже-ли с канализационным стоком. В конкретных условиях поставка нефтепродуктов в поверхностные водные объекты может быть связана главным образом (из-за влияния автотранспорта) с ливневыми стоками (табл. 60).

116

Таблица 60

Поступление нефтепродуктов в поверхностные водные объекты г. Твери [160]

Источник поставки Нефтепродукты

мг/л тонны/год доля, %Очистные сооружения города 2 160,6 12,66 Очистные сооружения предприятий 1 5,31 0,42 Выгреба предприятий 10 1 0,08 Аварии канализации 20 2 0,16 Ливневые стоки через очистные сооружения предприятий 20 100 7,89 То же, без очистки (от предприятий) 20 100 7,89 Ливневые стоки селитебной зоны 20 827,6 65,29 Все ливневые стоки 1–20 1027,6 81,07 Стоки ТЭЦ 0,5 53,8 4,25 Стоки от неканализированного жилого сектора 10 15 1,18 Обслуживание частного транспорта 20 0,2 0,02 Автотранспортные предприятия 20 2 0,16

Итого 0,5–20 1267,54 100 Приводимая таблица неплохо иллюстрирует также генетическую структуру

сточных вод, отводимых в пределах города. В данном случае основными источ-никами поступления стоков являются общегородские очистные сооружения, лив-невой (поверхностный) сток с городской территории и сточные воды ТЭЦ.

Таким образом, в городах и промышленно-урбанизированных районах суще-ствуют две основные группы источников загрязнения, определяющих способы поставки осадочного материала и загрязняющих веществ в реки. Первую группу составляют точечные источники, осуществляющие сброс сточных вод в водотоки по системам канализации (канализационный сток города). В городах обычно ос-новным источником являются общегородские очистные сооружения, принимаю-щие бытовые и производственные сточные воды и сбрасывающие их после очи-стки в водные объекты (общегородской канализационный сток). Вторая группа объединяет неточечные (площадные) источники загрязнения: сток с территории города талых, дождевых и поливомоечных вод, внутрипочвенный сток и грунто-вый сток (поверхностный сток с промышленно-урбанизированных территорий). В некоторых городах определенное значение имеют снегосплав, разгрузка в реки загрязненных подземных вод, водный транспорт. Непосредственная поставка загрязняющих веществ в реки с атмосферными выпадениями несущественна, но она играет важную роль в формировании качественного состава поверхностного стока. Техногенное поступление осадочного материала (и связанных с ним хими-ческих элементов) в поверхностные водотоки существенно превышает природ-ную поставку, характерную для данной ландшафтной зоны. Основная масса тех-ногенного осадочного материала, обогащенного химическими элементами, ста-бильно в течение всего года поступает в поверхностные водотоки с общегород-ским канализационным стоком. В промышленных городах к нему добавляется локальный канализационный сток. Качественные и количественные характери-стики канализационного стока зависят от размеров города (численности населе-ния), особенностей его промышленной инфраструктуры, используемых систем сбора, очистки и отведения образующихся в его пределах сточных вод (и отхо-дов). Во многих промышленно-урбанизированных районах важным (сезонным) источником поставки осадочного материала и связанных с ним загрязняющих

117

веществ в водотоки является поверхностных сток, качественные и количествен-ные параметры которого в существенной мере определяются гидрологическими особенностями города, его размерами, благоустроенностью, а также зависят от интенсивности поступления загрязняющих веществ на подстилающую поверх-ность и ее характеристик, в свою очередь обусловливаемых степенью очистки промышленных выбросов и существующими системами сбора отходов и уборки городских территорий.

Сельскохозяйственные территории

Негативное воздействие сельского хозяйства на поверхностные водные объек-ты традиционно связывают с поступлением в них биогенных элементов (особен-но соединений азота и фосфора), органических веществ и некоторых макроком-понентов (калий, хлориды, натрий, магний), а также с бактериальным загрязнени-ем. Так, глобальной проблемой стало антропогенное евтрофирование водоемов, во многом обусловленное фосфором и азотом, поступающими со сточными вода-ми сельскохозяйственных объектов и поверхностным стоком с освоенных терри-торий [72, 155]. В пределах Московской области выделен техногенных нитрат-ный биогеохимический район, формирование которого в значительной мере обу-словлено массовым применением минеральных и органических удобрений и ко-торый отличается высокими содержаниями нитратов в почвах, растительности и грунтовых водах (табл. 61). Исследования последних лет свидетельствуют о том, современное сельскохозяйственное производство является существенным источ-ником поставки в поверхностные водотоки более широкой группы поллютантов, в том числе микроэлементов (включая тяжелые металлы, редкие и рассеянные элементы). Ведущая роль в формировании микроэлементного состава сточных вод, поверхностного, внутрипочвенного и грунтового стока, в конечном счете поступающих в реки, принадлежит средствам химизации и отходам животновод-ства. Естественно, что не исключено поступление на водосборные территории загрязняющих веществ, связанных с их локальным и региональным переносом от промышленно-урбанизированных зон. Иногда определенное значение, особенно в горнорудных районах, имеют природные факторы, прежде всего геохимические особенности почв и горных пород.

Таблица 61

Соединения азота в поверхностных и грунтовых водах Московской области, мг/л [12]

Компонент Каскадно-водосборная система * Область

в целом Фон

[161, 182] 1 2 3 4

Поверхностные воды

NO3- 4,8 6,9 17,0 4,9 9,6 2,0

NH4+ 1,4 0,11 1,2 0,91 1,1 0,5

Грунтовые воды

NO3- 12,0 26,0 38,0 24,0 28,0 1,09

NH4+ 0,13 0,11 0,12 0,14 0,13 0,41

* 1 – Верхне-Волжская, 2 – Москворецкая, 3 – Окская, 4 – Клязьминская.

118

Широкое применение в сельском хозяйстве минеральных (калийных, азотных, фосфорных) удобрений – один из главных видов техногенного воздействия на окружающую среду в агроландшафтах. С эколого-геохимических позиций особое значение имеет использование фосфорных удобрений, поскольку они произво-дятся исключительно на основе природных фосфатов (магматогенных апатито-вых руд и осадочных фосфоритовых руд), являющихся, в сущности, полимине-ральным сырьем. Минералого-геохимические исследования различных видов фосфатного сырья свидетельствуют о его обогащении многими химическими элементами, в первую очередь, фтором, иттрием, молибденом, ураном, редкими землями, ртутью, кадмием [13, 25, 59, 60, 122, 136, 138] (табл. 62, 63).

Таблица 62

Сравнительная характеристика содержаний химических элементов в фосфатных рудах и удобрениях, мг/кг

Элемент Фосфатные

руды [138]

Фосфатные удобрения

[58]

Удобрения, Ruppert (1975)

[67]

Кларк литосферы

[29]

Среднее в почвах мира

[216] F 24000–35000 8500–38000 – 660 200 V 25–50 2–1600 40 90 90 Cr 20–50 (100) * 66–245 200 83 70 Mn 30–100 (500) 40–2000 500 1000 1000 Co 15–20 1–12 – 18 8 Ni 10–30 7–38 10 58 50 Cu 20–30 1–300 5 47 30 Zn 30–60 (300) 50–1450 150 83 90 As 2–5 2–1200 – 1,7 6 Sr 300–500 (2000) 25–500 – 340 250 Y 50 (200) – – 29 40 Mo 2–5 0,1–60 4 1,1 1,2 Cd 0,5–1 0,1–170 1 0,13 0,35 Hg 0,1–0,2 0,01–1,2 0,05 0,083 0,06 Pb 15–20 7–225 100 16 35 Тh 5–10 – – 13 – U 20–40 30–300 – 2,5 – TR2O3 1000 – – – –

* В скобках – для российских месторождений.

Необходимо отметить, что в зависимости от типа фосфатных руд наблюдае-мые максимальные концентрации элементов, указанных в табл. 128 и 129, могут в несколько раз превышать их средние значения [138]. Например, для пиритсодер-жащих ракушечных, глауконитовых и желваковых фосфоритов с повышенным содержанием железа типичны очень высокие концентрации As (до 40–300 мг/кг), Co и Ni (до 40 мг/кг), для фосфоритов Каратау – Pb, для сибирских зернисто-ракушечных фосфатов – Sr и редкоземельных элементов (до 3500 мг/кг). В апати-те Хибинских месторождений в относительно повышенных уровнях обнаружено 15 редкоземельных элементов (наиболее интенсивно концентрируются La и Ce) и стронций.

119

Таблица 63

Химические элементы в главных типах фосфатных руд разных месторождений, мг/кг (обобщение [98])

Элемент Апатитовые Фосфоритовые Кларк литосферы

[29] Хибины Каратау Сирия Кингисепп Егорьевское Фосфор 170000 1085360 127000 24000 53000 930 Стронций 15900 790 1690 900 710 340 Фтор 8500 21000 36400 5500 600 660 Титан 36600 600 30 1130 790 4500 Ванадий 340 50 50 61 118 90 Иттрий 11 40 30 106 50 40 Уран 3 25 53,9 20 18 2,5 Кадмий – 0,6 1,7 – 0,5 0,35 Свинец – – 6 57 55 35 РЗЭ * 2250 800 470 320 800 –

* Редкоземельные элементы.

По мнению [60], в фосфатном сырье и фосфорсодержащих удобрениях реко-мендуется (с эколого-гигиенической точки зрения) контролировать содержания 16 элементов: F, Mn, Ni, Cu, Zn, As, Sr, V, Cr, Pb, Hg, Co, Cd, U, Th, Y. Анализ поведения химических элементов в цепи обогащения апатитовых и фосфорито-вых руд показывает, что значительная часть из них переходит (часто в более вы-соких содержаниях) из руд в концентраты, которые используются в сельском хозяйстве [99, 124]. Необходимость контроля содержания химических элементов обусловливается и тем, что распределение их в фосфорных удобрениях отличает-ся резкой неоднородностью, предопределяемой спецификой состава агроруд. Тем не менее, как правило, наиболее интенсивно в удобрениях концентрируются F, As, Sn, Cd, Y, La, Ce; некоторые виды удобрений, кроме того, отличаются повы-шенными содержаниями Sr, Pb, Ba, Se и других элементов (табл. 64, 65).

Таблица 64

Содержание некоторых химических элементов в суперфосфатах [212]

Элемент мг/кг Элемент мг/кг Мышьяк 1,2–2,2 Свинец 7–92 Кадмий 50–170 Никель 7–37 Хром 66–243 Селен 0–4,5 Кобальт 0-9 Ванадий 20–180 Медь 4–79 Цинк 50–1430

Исследование состава аммонизированного суперфосфата, а также гранулиро-ванных суперфосфатов марок «А» и «Б», изготовленных из алжирских фосфори-тов, показало, что удобрения содержат 2–3% фтора, а также в повышенных кон-центрациях ряд тяжелых металлов (Cu, Hg, Pb, Ni, Cr и др.) [32]. Авторы цити-руемой работы установили, что если исходить из соответствующей санитарно-токсикологической характеристики, то суперфосфаты марок «А» и «Б» (как ве-щество) следует отнести к IV классу опасности, а аммонизированный суперфос-фат – к III классу опасности. В сущности, такой вывод указывает на прямую эко-лого-токсикологическую опасность применения подобных удобрений на сельско-хозяйственных угодьях.

120

Таблица 65

Ассоциации химических элементов в некоторых типах фосфорных удобрений

Исходное сырье

Удобрение Порядок значений КК химических элементов

>100 100–30 30–10 10–3 3–1,5

Апатитовый концентрат

Аммофос P235 – – F-As-La-Ce-Y-Sn Sr-Cd-(Nb)

Нитроаммофос P110 – – As-F-La-Sn-Ce Y-Cd

Фосфоритовый концентрат микрозернистых фосфоритов

Аммофос P192 – As20-F15 Cd-Sn Y-(Mn-Pb)

Диаммоний фосфат

P247 – As13 Sn-Cd F-(Pb)

Монокальций фосфат

P256 – As14 Cd-Sn-Pb F-Y-(Sr)

Фосфоритовый концентрат ракушечных фосфоритов

Двойной суперфосфат

P185 – As15-F12-La12

Y-Ce-Sr-Cd-Ba (Nb-Pb)

Фосфоритовый концентрат желваковых фосфоритов

Фосфоритовая мука

– P80 As28-F16 Cd-Pb-Sr-Sn Zn-La-Ce-Y-(Mn)

Примечание. Рассчитано по данным [124]; КК – здесь и далее кларк концентрации (от-ношение реального содержания элемента в данном компоненте к его среднему содержанию, по [29], в земной коре); цифровые индексы около символов элементов представляют их КК; в скобках указаны элементы с КК в пределах 1,1–1,4.

Повышенная поставка микроэлементов в агроландшафтах связана также с применением калийных (молибден) и азотных (As, Cd, Hg, Co, Mo, Pb, Sn) удоб-рений, даже несмотря на то, что они производятся из практически рафинирован-ного природного сырья (табл. 66, 67).

Таблица 66

Среднее содержание микроэлементов в виде примесей в минеральных удобрениях и мелиорантах, мг/кг [5]

Удобрение, мелиорант B Mo Zn Cu Co Mn

Калийная соль (сырая) 8,4 10 0,3 10 1,3 42,2

Хлористый калий – 0,2 10 5 1 5

Аммиачная селитра 0,2 0,1 0,6 – – –

Сульфат аммония 6,4 0,1 15 9 25 0,1

Мочевина следы – 1,3 0,9 0,7 следы

Аммофос – следы 14,5 2,9 следы 37

Комплексные NPK-удобрения – – 123 34 - 138

Известковые материалы (среднее) 4 0,3 20 10 1,6 100

Среднее в почвах мира [91] 10 2 50 20 10 850

121

Таблица 67

Химические элементы в азотных удобрениях и пестицидах, мг/кг сухой массы [58]

Элемент Азотные удобрения Пестициды Среднее в почвах мира [28]As 2,2–120 22–60 5 Cd 0,05–8,5 – 0,5 Co 5,4–12 – 10 Cu <1–15 12–50 20 F – 18–45 200

Hg 0,3–2,9 0,8–42 0,06* Mo 1–7 – 2 Ni 7–34 – 40 Pb 2–27 60 10 Sn 1,4–16 – 10 V – 45 100 Zn 1–42 1,3–25 50

* По [216].

В сельском хозяйстве, огородничестве и садоводстве широко используются различные микроудобрения (борные, молибденовые, медные, цинковые, марган-цевые, кобальтовые, ванадиевые), которые могут являться дополнительным ис-точником поступления в агроландшафты химических элементов, составляющих их удобрительную основу [5]. Некоторые микроэлементы (Mn, B, Co, Mo, Zn и др.) нередко вводятся в состав комплексных удобрений [130].

Существует точка зрения, что внесение минеральных удобрений способствует лишь незначительному увеличению в почвах содержаний отдельных химических элементов, а при нормальном внесении опасность чрезвычайного загрязнения практически отсутствует [229]. Тем не менее имеющиеся данные свидетельству-ют о том, что широкое применение удобрений (особенно фосфорных) в конечном счете обусловливает накопление входящих в их состав тяжелых металлов и дру-гих химических элементов в почвах и последующую миграцию их с поверхност-ным и внутрипочвенным стоком в водотоки и инфильтрацию в грунтовые воды [35, 117, 154, 168]. В свою очередь, разгрузка грунтовых вод способствует посту-плению загрязняющих веществ в поверхностные воды. Исследования последст-вий применения различных фосфорных удобрений на дерново-подзолистых поч-вах Московской области свидетельствую о том, что в пахотном горизонте почв в тех или иных количествах накапливаются (кроме необходимого фосфора) F, Sr, La, Ce, Mn, Pb, As, Cd, Sn, Zn, Se, редкие земли [97]. Расчет баланса химических элементов при их поступлении с удобрениями и отчуждением с урожаем показал, что существует положительный баланс по валовому содержанию, составляющий для фосфора первые проценты в год (т. е. на удвоение природного пула этого элемента необходимы десятки лет), а для Y, F, Sr, редкоземельных элементов, As, Cd – десятые доли процента в год (для удвоения природного запаса требуются сотни лет). В то же время анализ соотношения поступления элементов-примесей удобрений в почвы и интенсивности поглощения их растениями указывает на то, что внесение Y, Cd, As, F и редких земель (с удобрениями) в сотни-тысячи раз больше их потребления, что предопределяет возможность их накопления и по-следующей миграции. Такие элементы, как Sr, Mn, Pb и Zn, поступают с удобре-

122

ниями в количествах, не превышающих потребности в них растений. Однако, как отмечено выше, фосфорные удобрения характеризуются чрезвычайно высокой неоднородностью распределения в них микроэлементов. Кроме того, очень часто трудно определить экологически оптимальную дозу удобрений для конкретного типа почв и данного вида сельскохозяйственной культуры. Так, потери удобре-ний, применяемых в сельскохозяйственных районах Индии, достигали 56–87%, что привело к увеличению концентраций в почвах и подземных водах цинка, же-леза, нитратов [234]. Массовое внесение фосфорных удобрений на сельскохозяй-ственных землях способствует увеличению поступления в почвы Mn, Cu, Fe, Zn [268]. Фосфорные удобрения являются одним из важнейших источников поступ-ления в почвы токсичного кадмия [99, 102, 145, 216]. Например, в Западной Ев-ропе, несмотря на уменьшение воздушной и водной эмиссии этого металла от других техногенных источников, рост количества вносимых фосфорных удобре-ний заметно увеличивает загрязнение почв кадмием (Stigliani, Anderberg, 1992, цит. по [102]). В Австралии с суперфосфатом в почву поступает 200 г/км2 кадмия в год, а выносится с поверхностным стоком 10 г/км2 [40]. В окрестностях г. Вроц-лава в подземных водах рост содержания цинка связывают главным образом с влиянием удобрений [263]. В районе г. Кисловодска применение калийных и из-вестковистых удобрений на сельскохозяйственных угодьях проявилось в повы-шенных содержаниях в поверхностных водах калия и цинка [33].

Немаловажным является и тот факт, что влияние внесения удобрений и других агромелиорантов выражается не только (и часто даже не столько) в привносе поллютантов в почвы, но и в изменениях физико-химической обстановки мигра-ции, что способствует, нередко, увеличению подвижности химических элементов и их соединений. Например, минеральные удобрения создают определенный под-кисляющий эффект, что увеличивает мобильность и соответственно опасность токсического воздействия тяжелых металлов [254]. Обычно аммонийные формы удобрений и мочевина подкисляют почву, нитраты натрия и калия и известкова-ние – подщелачивают. Систематическое применение минеральных удобрений особенно способствует росту подвижности кадмия [145]. Практически все виды минеральных удобрений резко увеличивают концентрацию ионов в жидкой фазе почв и обусловливают изменения в содержании и в соотношении практически всех компонентов почвенных растворов [137]. В общем же случае, как считают авторы цитируемой работы, минеральные удобрения действуют на почву двояко: 1) непосредственно взаимодействуют с почвенным поглощающим комплексом, в результате чего происходит вытеснение катионов ППК катионами удобрений, и величина рН снижается при росте концентрации практически всех ионов; 2) опо-средованно влияют через растения и микроорганизмы в соответствии со специ-фикой поглощения различных компонентов удобрений. Относительно резкие изменения физико-химических условий, обусловливающие увеличение подвиж-ности химических элементов в почвах, приводят к активному выносу их с по-верхностными, внутрипочвенными и грунтовыми водами.

Особенно интенсивной поставка загрязняющих веществ может быть в районах развития орошаемого земледелия, когда в результате сброса дренажных вод в водные объекты поступают поллютанты, присутствующие в удобрениях и ядохи-микатах [39, 40, 54]. В гумидном районе орошаемое земледелие создает особенно значительные трудности, так как для получения высоких урожаев требуется соот-ветствующее увеличение использования удобрений и пестицидов, что в конечном счете приводит к загрязнению поверхностных и грунтовых вод [267].

123

В качестве пестицидов применяются вещества, входящие в различные классы химических соединений, основу которых составляют главным образом органиче-ские соединения (хлорорганические, фосфорорганические, карбаматы, производ-ные уксусной, пропионовой, масляной кислот, мочевины и гуанидов, фенолов, синтетические пиретроиды, гетероциклические соединения и др.). Известна до-вольно обширная группа пестицидов, в состав которых входят Hg, Cu, F, Sn, Zn, V, Mn, As, J, Pb, Al, Fe [104]. В фунгицидах, используемых для обработки вино-градников, содержатся Mn, Cu и Zn [247]. Арсенаты свинца и кальция в течение длительного времени использовались в качестве инсектицидов в яблоневых садах [224]. В результате обработки садов различными пестицидами в почвах (до глу-бины в 20–30 см) интенсивно накапливались Cu, Pb, As [251]. Широко применя-ются препараты, в состав которых входит медь (медный купорос, бордоская жид-кость, хлорокись меди и ее смеси). Например, для борьбы с болезнями винограда в Молдавии в значительных количествах применялись медьсодержащие пестици-ды (особенно бордоская жидкость). По оценкам, таким способом вносилось 6–8 тыс. т меди (в пересчете на металлическую), которая поступала в почвы и вклю-чалась в миграционные процессы [103]. Это, в частности, привело к росту ее кон-центрации в почвах виноградников до 200 мг/кг (при среднем содержании в на-чале 1960-х гг. в 26 мг/кг). Установлено, что ~ 50% внесенной меди переходило в обменное состояние, ~ 10% связывалось органическим веществом, 5–10% сохра-няло водорастворенное состояние, остальная часть фиксировалась почвой [114]. Известно, что соединения меди оказывают фунгицидное и бактерицидное дейст-вие на микроорганизмы почвы и водных объектов, нарушая тем самым процессы минерализации органических веществ, что сказывается на поведении и миграци-онных возможностях других тяжелых металлов. Одно время во многих странах в качестве протравителя семян использовались Hg-содержащие пестициды (напри-мер, известный гранозан, или этилмеркурхлорид, который получался взаимодей-ствием сулемы и диэтилртутью; является сильным ядом; ныне он запрещен для применения в сельском хозяйстве). В сельскохозяйственном производстве, осо-бенно в животноводстве, используются также различные антисептики, в состав которых входят некоторые тяжелые металлы и другие химические элементы [74].

Анализ данных, характеризующих особенности концентрирования химических элементов в животноводческих стоках и отходах, позволяет отметить следующее (табл. 68–71).

Таблица 68

Ассоциации химических элементов в кормовых добавках [124], отходах животноводческих комплексов и птицефабрик

Московской области [147]

Отходы Порядок значений значения КК химических элементов

> 30 30–10 10–3 3–1,5 1,5–1

Крупнорогатый скот – Hg29-Zn12 W7-Sr4 F-Ag –

Свиноводство – Hg29 Sr9-W6 Bi-Sn Mo-Cu

Птицефабрик Hg50 Zn15 W9-Sr6 Cu-Ag-Mo-Pb Co-Bi-F-B

Кальция фосфат кормовой P264 – As-F-Y-Cd-Sn-Sr-Ba Pb-Ce Mn

124

Таблица 69

Химические элементы в отходах животноводства [81]

Элемент Отходы свиноводства Навоз молочного скота,

мг/л навоза фекалии, мг/л моча, мг/л мг/л навозаАзот – 34600 5000 –Натрий – 2630 1300 –Магний 800 8020 88 8700Фосфор – 16700 178 –Сера 1440 1040 1100 5800Калий – 10200 2300 –Кальций 4900 25100 340 17000Марганец – 176 0,3 –Железо 280 456 1,1 300Цинк 60 510 2,3 120Медь 16 108 0,16 40

Примечание. Фекалии влажностью 65%, моча – 96%; прочерк – данные отсутствуют; в работе Р. Лёра [81] приводятся также данные о том, что в экскрементах домашних живот-ных и птицы в повышенных концентрациях содержатся Co, As, B, Mo, Cu, Pb, Mn.

Таблица 70

Химический состав навоза на соломенной подстилке, мг/ кг свежего навоза [3] Компонент Навоз Кларк земной коры [29]

Бор 4,5–52 12Марганец 75–549 1000Медь 7,0–40 47Кобальт 0,25–4,7 18Цинк 43–247 83Молибден 0,84–4,2 1,1

Таблица 71

Химические элементы в органических удобрениях (обобщение [58]) Элемент Удобрения, мг/кг сухой массы Кларк осадочных пород, мг/кг [29]

As 3–25 6,6B 0,3–0,6 100Ba 270 800Br 16–41 6Cd 0,3–0,8 0,03Co 0,3–24 20Cr 5,2–55 100Cu 2–60 57F 7 500

Ge 19 2Hg 0,3–2.9 0,4In 1,4 0,05

Mn 30–550 670Mo 0,05–3 2Ni 7,8–30 95Pb 6,6–15 20Rb 0,06 200Sc 5 100Se 2,4 0,6Sn 3,8 10Sr 80 450Te 0,2 0,01Zn 15–250 80Zr 5,5 200

125

Все виды животноводческих отходов и стоков отличаются относительно по-вышенными содержаниями P, Hg, W, Sr, Zn, в меньшей степени F, Bi, Ag, Cu, Mo. Наиболее комплексная ассоциация химических элементов с более выраженной их интенсивностью концентрирования характерна для отходов птицефабрик. Как правило, химический состав и распределение микроэлементов в отходах характе-ризуются выраженной неоднородностью, что, очевидно, связано с различными местными факторами, используемыми технологиями удаления отходов и стоков, а также с физиологическими особенностями сельскохозяйственных животных. По [5], в 1 т навоза с влажностью 80% содержится: B – 2 г (действующего вещества), Mo – 0,25, Zn – 7,6, Cu – 2,4, Co – 0,16, Mn – 25 г., причем около 25% от валового содержания элементов присутствует в подвижной форме. Согласно данным [117], в экскрементах домашних животных и птицы в повышенных концентрациях при-сутствуют Zn, Mn и Cu. В навозе крупного рогатого скота установлены повышен-ные концентрации Cd, Cr, Co, Ni, Pb, Zn и ряда других металлов [231], в свином навозе – высокие уровни Cu, Fe, Al, Mn [269], в отходах свинарников, располо-женных в провинции Павия (Италия), –повышенные содержания Zn и Cu [233]. Белорусские авторы в навозных стоках животноводческого комплекса установи-ли повышенные концентрации Mn, Cu, V, Co, Ni, Cr, Zn, Ti, максимальные уров-ни которых были обнаружены в илах из вертикальных отстойников и в навозных стоках поливальных машин в день полива [79]. В осветленных стоках из резер-вуаров концентрации микроэлементов были в десятки-сотни раз меньше.

Польский исследователь Ю. Коц [242] детально изучил распределение некото-рых тяжелых металлов в жидком навозе и установил значительную изменчивость его состава в пределах одной и той же фермы и группы животных (табл. 72). Как правило, концентрации изученных химических элементов положительно корре-лировали с количеством сухого вещества в жидком навозе и с азотом. Основной причиной изменчивости состава жидкого навоза являлась степень его разбавле-ния водой (в процессе уборки гидросмывом).

Таблица 72

Среднее содержание металлов в жидком навозе, мг/кг [242]

Металл Навоз крупнорогатого скота * Свиной навоз ** Цинк 29,8 15,1 Марганец 18,1 12,1 Медь 3,0 1,7 Молибден 0,13 0,07 Железо 0,03 53,5

* 124 образца из 12 молочных ферм; ** 162 образца из 14 свиноводческих ферм.

Относительно высокие концентрации Hg, W и Мо в отходах животноводче-ских комплексов могут быть, очевидно, отчасти связаны с попаданием в них вы-шедших из строя ртутных ламп, ламп накаливания, ртутных термометров. Кроме того, в литературе имеются сведения о значимых содержаниях Hg в комбикормах [238]. Источником ее в комбикормах может служить рыбная мука, которая в ос-новном готовится из морской рыбы, часто отличающейся повышенными содер-жаниями этого металла [77]. Согласно [58], в органических удобрениях (в сущно-сти, в отходах животноводства) концентрации Hg составляют 0,3–2,9 мг/кг сухой

126

массы (т. е. примерно в 5–48 раз выше типичного фона в почвах), что свидетель-ствует о типоморфности этого металла для таких отходов. Показательно, что в пробах снеговой пыли, отобранных в окрестностях свиноводческого комплекса и расположенного рядом завода по производству комбикормов, были установлены повышенные (в 1,5–2 раза выше фона) концентрации ртути [209].

Накопление Sr, F и Sn в животноводческих отходах связано, судя по всему, с применением в качестве минеральных кормовых добавок фосфатов, которые со-ставляют до 0,8–1,5% общего веса комбикормов [147] и относительно обогаще-ны, кроме указанных элементов, также P, As, Cd, Y, La, Ce и Pb. Биологическая роль и участие Zn, B, Cu, Mo, Ag, Mn, Со в физиологических процессах и их кон-центрирование в различных кормах общеизвестны, поэтому их присутствие в отходах животноводства вполне закономерно. Тем более, что в состав типовых рационов кормления сельскохозяйственных животных входят Zn, Mn, Cu, Co, J, иногда F, B, Se, Mo [95]. Достаточно значимы содержания в комбикормах Zn (до 50–70 мг/кг сухой массы). Повышенные концентрации Zn и Cu содержатся в кор-мах животного происхождения (мясокостная и рыбная мука). Высокими уровня-ми As отличается рыбная и особенно крилевая мука (до 20–50 мг/кг). В животно-водческих кормах, в свое время используемых на фермах Германии, были обна-ружены высокие концентрации Pb и Cd [232]. Их присутствие обусловлено кор-мовыми фосфатными добавками. Определенным источником поступления неко-торых химических элементов в отходы могут быть различные гигиенические средства, применяемые в животноводстве (например, дезодораторы, органиче-ские инсектициды и бактерициды, каустическая сода и др.).

Объемы сточных вод крупных комплексов очень велики и, как правило, в 2–3 раза превышают объемы образующихся экскрементов животных, что в большин-стве случаев обусловлено применением для их удаления гидросмыва [78]. Сточ-ные воды животноводческих комплексов обычно представляют собой сток, со-стоящий из жидкого навоза, производственных и хозяйственно-бытовых вод, силосного сока и ливневых вод (табл. 73). Важной спецификой животноводче-ских стоков является наличие в них значительных количеств взвешенных веществ и органики. При этом стоки животноводства отличаются более высокими содер-жаниями многих ингредиентов, нежели, например, сточные воды жилых посел-ков или перерабатывающих сельскохозяйственную продукцию предприятий (табл. 74, 75).

Таблица 73

Главные компоненты сточных вод животноводческих комплексов

Неорганические вещества

Органические вещества

Препараты, добавляемые в

корм

Патогенные организмы и бактерии

Соли аммония и другие соединения азота, калий, фосфаты, сульфаты, хлориды, медь, марга-нец, цинк, кобальт мышьяк, железо, бор, молибден, ртуть, вольф-рам, сера, сульфиды, фтор, стронций и др.

Мочевина, уро-вая кислота, гипоуровая кислота, креа-тин, креатинин, фенолы, инсек-тициды, бакте-рициды, СПАВ и др.

Гормоны, эмуль-гаторы, энзимы, стимуляторы роста и кормовые добавки (включая микроэлементы), диуреиды, анти-биотики и др.

Группа паратифоидных бактерий, простейшие (амебы, кокцидии, леп-тоспиры), паразитные черви, бактерии фекаль-ного загрязнения, гетеро-трофные сапрофитные организмы и многие дру-гие

127

Таблица 74

Состав навозных стоков крупных животноводческих комплексов [78]

Показатель, мг/л

Животноводческие комплексы Жилой

Свиноводческие Крупнорогатого скота поселок

рН 7,5–8,1 7,2 8,1

Взвешенные вещества 5000–12000 19000–60000 212

БПК5 2000–6000 3000–8000 68

ХПК 5000–10000 6000–25000 320

Хлориды 100–150 – 56

Азот аммиака 100–600 300–1400 37

Азот нитратов 1,0–2,0 – –

Своеобразен состав сточных вод, образующихся при содержании скота на от-

кормочных площадках (табл. 76). Обычно характеристики таких стоков изменя-ются по мере того, как навоз подвергается высыханию, действию микробов, сма-чиванию атмосферными осадками, перемешиванию и уплотнению при движении животных, что обусловливает высокую временную вариацию содержаний основ-ных компонентов стоков. В течение года объем и состав животноводческих сто-ков, поступающих из мест хранения навоза, существенно изменяется. Особенно значимые колебания наблюдаются в содержании взвешенных и органических веществ, азота, фосфора, калия. Как правило, более высокие концентрации пол-лютантов характерны для зимнего периода [81]. В ходе разложения навоза в мес-тах хранения происходит его обеднение органическим веществом, некоторыми макро- и микрокомпонентами [26].

Таблица 75

Химический состав сточных вод животноводческого комплекса (КРС) и предприятий пищевой промышленности, мг/л [57]

Компонент КРС Гидролизный завод Крахмалопаточный завод

Сухой остаток 5352–15961 2680 1536

Взвешенные вещества 6340–8440 600 445

Азот общий 1177–1587 358 133

HCO3- 1275–3916 – 303

Cl- 539–1173 126 45

SO42- 120–288 834 58

P2O5 352–400 37 45

Ca2+ 246–627 253 40

Mg2+ 102–176 81 69

K2O 1025–1465 66 117

Na+ 400–632 46 16

NH4+ 1110–1212 383 84

128

Таблица 76

Химические элементы в стоке с откормочных площадок мясного скота, мг/л [81]

Элемент Среднее Диапазон Натрий 840 40–2750 Магний 490 30–2350 Калий 2520 50–8250 Кальций 790 75–3460 Марганец 27 0,5–146 Железо 765 24–4170 Медь 7,6 0,6–28 Цинк 110 1–145

В районах размещения животноводческих комплексов крупного рогатого ско-та особую опасность представляют так называемые силосные соки, химический состав которых зависит в основном от компонентов силосного материала [42, 163]. В животноводстве пользуются силосованием для консервирования летних трав, кукурузы, ботвы, жома, сахарной свеклы. Обычно 1 т свежих трав дает око-ло 270 л силосного сока. Силосные соки содержат большое количество органиче-ских веществ (сахара и другие углеводы, различные органические кислоты), во многом определяющих токсичность этих стоков, а также азот и различные груп-пы бактерий. В результате гидролиза растительных веществ, содержащих фе-нольные ядра, соки обогащены фенолами. Значения рН соков в пределах 3,5–4,5 обусловливают присутствие в них тяжелых металлов (Cu, Zn, Mn, Co, Fe и др.). Один литр силосного сока способен загрязнить 10000 л воды, что четко фиксиру-ется органолептически [154].

Основными направлениями в утилизации животноводческих отходов и стоков является их использование в качестве органического удобрения (навоз) и для орошения (жидкие стоки) сельскохозяйственных угодий. Твердый навоз приме-няется после определенного выдерживания его на площадках, жидкий – может использоваться (на полях орошения) либо в свежем виде, либо после осветления в отстойниках. Нередко стоки (после их осветления в отстойниках и предваритель-ной обработки) сбрасываются непосредственно в водотоки. В любом случае это не исключает поступления различных поллютантов в водные объекты в составе отводимых сточных вод, поверхностного, внутрипочвенного и грунтового стоков, что приводит к загрязнению рек.

Расчеты балансов тяжелых металлов, выполненные для сельскохозяйственных территорий Московской области за 1981–1990 гг., показали, что с органическими удобрениями в почвы поступает (от суммарного прихода) 35,4% Ni, 20,6% Cd, 17,4% Cr, 14,6% Pb, 12,9% Zn, 5,6% Cu [138]. В некоторых сельскохозяйственных районах Франции (Бретань) природные воды загрязнены Cu, Zn, Cd. Австралийские исследователи установили, что при внесении отходов животноводства в почву в ней за 4 года наблюдалось увеличение содержания меди до 40–50 кг/га [235]. Авторы полагают, что при таких темпах увеличения меди в почве выпас овец на землях, обработанных отходами свинарников, станет невозможным. Зона влияния живот-новодческих ферм на состав вод малых рек в районе месторождения углекислых минеральных вод (окрестности г. Кисловодска) фиксировалась повышенными со-держаниями цинка и соединений азота [33]. В пресных подземных водах наблюда-лось увеличение концентраций K, Zn, Ni и Cu, в минеральных водах – Zn и Ni.

129

Источниками поступления в водные объекты химических элементов являются различные виды нетрадиционных агромелиорантов (осадки городских сточных вод, компосты из бытовых отходов, бытовые сточные воды, металлургические шлаки, золы угольных и сланцевых электростанций, фосфогипс), в составе кото-рых в высоких концентрациях присутствуют многие опасные поллютанты (табл. 77, 78).

Таблица 77

Геохимические ассоциации в различных видах промышленных отходов

Разновидности отходов

Порядок значений КК химических элементов> 100 100–30 30–10 10–3 3–1,5

ОСВ Саранска [172]

Ag-Cd-Sn

Bi-Hg-Cu-Zn-Mo-W

Cr-Be-F-Sb-Pb-Ni-Sr

As B-U-Tl-Ba-Nb

ОСВ Темиртау Hg Zn As-Sr Ni-Co-U-Y-Cu-Pb Nb-ZrШлак КМК – Cr-Mn Hg-Cd-P W-Mo F-V-PbЗола КарГРЭС-1 – – Hg Sc-Zr-Sr-F-Mn As-Y-Ni-Ti-V-Ga-Mo-

Zn-Sn-P-Co-Pb-BaФосфогипс [124] S-Sr – La-Ce-Eu-F-

Ca-NdY-Tb-P Th-Yb-La

Примечание. ОСВ – осадки сточных вод с городских очистных сооружений; КМК – Ка-рагандинский металлургический комбинат; КарГРЭС-1 – теплоэлектростанция в г. Темир-тау, работающая на угле и мазуте.

Таблица 78

Химические элементы в компостах из ТБО [122]

Город Геохимическая ассоциация (в скобках значения КК)Москва Hg(750)-Pb(47)-Ag(44)-Sb(35)-Zn(31)-Cu(22)-Bi(22)-Cd(12)-B(6)-W(6)-Sn(4)-As(1,5)Петербург Hg(750)-Pb(44)-Ag(33)-Bi(27)-Zn(23)-Cu(16)-Cd(14)-Sb(12)-Sn(7)-W(6)-B(5)-Mo(2)Минск Hg(230)-Zn(23)-Bi(23)-Pb(16)-Ag(11)-Sn(6)-Cu(5)-B(5)-Cd(4)-W(3)-Sb(3)-Mo(2)Алма-Ата Hg(200)-Pb(65)-Ag(47)-Zn(33)-Bi(30)-Cu(20)-Sn(11)-Sb(5)-B(5)-Ташкент Hg(200)- Pb(40)-Ag(40)- Zn(40)-Bi(33)-Cu(27)-Sn(12)-Sb(5)-B(5)-

В биогумусе присутствуют медь (3,5–5,1 мг/кг), марганец (60–80) и цинк

(28–35 мг/кг) [86]. При интенсивном известковании существует опасность загряз-нения почв хромом [229]. Фосфогипс характеризуется присутствием широкой группы микроэлементов. В его состав в определенных количествах входят также некоторые радионуклиды, основным из которых является 226Ra [256]. Использо-вание нестандартных агромелиорантов не исключает вероятность интенсивного накопления химических элементов в почвах, их переход в сельскохозяйственные растения [9, 61, 62] и в природные воды [39, 100]. Практикуемое применения городских сточных вод для орошения агроугодий приводит к накоплению в поч-вах As, Cd, Hg, Pb, Zn и других элементов [219, 266]. В склоновом стоке с полей, орошаемых бытовыми сточными водами, установлены высокие концентрации макро- и микроэлементов (Al, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Ni, Pb, Zn) [264]. В ФРГ в Ниж-ней Саксонии проводились опыты по 8-кратному орошению городскими сточны-ми водами двух участков с песчаными почвами [215]. Установлено, что после орошения Cd и Mn больше связываются почвой, чем другие металлы (Fe, Zn, Cu, Pb), которые активно проникали в грунтовые воды, тогда как Cd накапливался в почвенном растворе. Авторы установили, что только при высоких дозах ороше-ния полей сточными водами в короткий период времени наблюдалось незначи-

130

тельное увеличение концентраций химических элементов, которые также накап-ливались в почве. Как правило, загрязнение почв при использовании нестандарт-ных агромелиорантов носит локальный характер. Обычно оно распространяется на территориях, прилегающих к крупным городам. В таких районах еще одним источником загрязнения агроландшафтов часто являются загрязненные речные воды, используемые для орошения пойменных угодий.

При обработке почв сельскохозяйственной техникой происходит загрязнение их такими элементами, как Fe, Cr, V, Ni, V, Cr (выхлопы дизельных установок и истирание механизмов) [9]. К указанной группе следует также добавить цинк (истирание шин). Определенным источником загрязнения агроландшафтов явля-ется практикуемое во многих хозяйствах сжигание стержни и других отходов растениеводства непосредственно в полевых условиях.

Важно отметить, что многие агроландшафты отличаются интенсивным разви-тием эрозионных процессов, обусловливающих значительную поставку в речную сеть осадочного материала, который в силу указанных выше причин может ха-рактеризоваться своеобразным химическим составом. Так, по существующим оценкам, на Русской равнине за период 1696–1796 гг. склоновой эрозией было перемещено 19,5 млрд. т почв, в 1796–1887 гг. – 36,7 млрд. т, за период 1887–1980 гг. – 42,5 млрд. т почв [133]. Общий объем склоновой эрозии на Русской равнине за период 1696–1980 гг. составил 98,6 млрд. т. перемещенного осадочно-го материала (преимущественно смытых почв), поступившего в итоге в балочно-русловую сеть. По расчетам [116], общий ежегодный потенциальный смыв с па-хотных угодий юга Восточной Сибири достигает 77,3 млн. т, вынос из оврагов – 27,3 млн. т. Отмечается, что во многих речных бассейнах юга Восточной Сибири вследствие их слабой хозяйственной освоенности преобладает русловая система эрозии. Смыв на пашне составляет в среднем 5–10 т/га, сток наносов обычно < 20 т/км2 в год, основная масса продуктов эрозии накапливается на склонах, а также в днищах долин первых порядков. В водосборах малых рек в условиях рас-члененного рельефа гор и плато при освоенности более 30% отмечается резкое увеличение густоты овражной сети, площадей смытых почв, стока наносов. На-блюдается переход русловой системы эрозии в бассейновую. Темпы эрозии и аккумуляции при этом возрастают на один-два порядка. Интенсификация эрози-онных процессов обусловливает широкое развитие так называемого заиления рек (особенно малых и средних).

В общем случае по характеру сельскохозяйственного использования и соот-ветственно по особенностям поступления загрязняющих веществ в реки водо-сборные бассейны могут быть, в определенной мере условно, разделены на пять основных типов: а) речные бассейны, в пределах которых расположены крупные животноводческие комплексы, б) бассейны комплексного сельскохозяйственного освоения, в) бассейны преимущественно земледельческого освоения, г) бассейны, в пределах которых расположены крупные сельские поселения (агропоселки), д) бассейны, в пределах которых расположены дачно-садоводческие поселения. Основными путями поступления загрязняющих веществ являются непосредст-венный сброс в водотоки сточных вод (точечные источники), поверхностный и внутрипочвенный (грунтовый) сток с водосборных территорий (неточечные, площадные источники загрязнения).

В свою очередь, главными (их можно назвать первичными) источниками по-ступления поллютантов, определяющими качественные и количественные харак-теристики сточных вод, поверхностного, внутрипочвенного и грунтового стока, служат:

131

- в районе животноводческих комплексов: образующиеся здесь отходы и стоки (на крупных комплексах широко используется система гидросмыва навоза, при-меняются различные подстилки и т. п.), стоки с отстойников, мест складирования отходов и силосных башен, корма и кормовые добавки, выбросы и сточные воды предприятий по производству комбикормов и первичной переработке агропро-дукции, выбросы автотранспорта, вышедшее из строя оборудование (осветитель-ные и измерительные приборы и т. п.), сток с производственных (откормочных) площадок; стандартные минеральные удобрения, орошение угодий животновод-ческими стоками;

- в пределах речных бассейнов комплексного сельскохозяйственного освоения (земледелие, огородничество, наличие небольших животноводческих ферм и птицефабрик, сельские населенные пункты, ремонтные мастерские): минераль-ные и органические удобрения, микроудобрения, ядохимикаты, стандартные и нестандартные агромелиоранты, отходы и сточные воды птицефабрик, ферм и населенных пунктов, выхлопы автотранспорта и сельскохозяйственной техники, ее коррозия, места складирования отходов, мусора, удобрений и ядохимикатов;

- в бассейнах рек преимущественно земледельческого освоения: минеральные и органические удобрения, микроудобрения, агромелиоранты и ядохимикаты, выхлопы авто-транспорта и сельскохозяйственной техники, ее коррозия, места складирования отходов, мусора, удобрений и ядохимикатов;

- в зонах влияния агропоселков: отходы и стоки поселений и производствен-ных баз, выхлопы автотранспорта и сельскохозяйственной техники, места скла-дирования удобрений и ядохимикатов, минеральные удобрения, агромелиоранты, микроудобрения и ядохимикаты, выбросы и сточные воды предприятий по про-изводству комбикормов и первичной переработке агропродукции, выбросы мест-ных систем отопления;

- в зонах влияния дачно-садоводческих поселений: различные удобрения и аг-ромелиоранты (часто нестандартные), места складирования отходов и мусора (часто неорганизованные), выбросы автотранспорта и местных систем отопления.

Таким образом, современное сельскохозяйственное производство является ис-точником поставки в поверхностные водотоки довольно обширной группы за-грязняющих веществ, включающей многие тяжелые металлы, редкие и рассеян-ные элементы, микроэлементы, т. е. качественный состав основных потоков за-грязняющих веществ в агроландшафтах очень разнообразен. Наиболее важным с рассматриваемой точки зрения является массовое применение в агроландшафтах минеральных удобрений, особенно фосфорных. Воздействие животноводства и использование нестандартных агромелиорантов характеризуется выраженным локальным характером, но, как правило, проявляется в формировании в реках достаточно интенсивных по уровням содержания поллютантов зон загрязнения. В любом случае химические элементы, присутствующие в жидкой и твердой (в осадочном материале) части таких потоков, в конечном счете поступают в водо-токи и накапливаются в донных отложениях. К известной для агроландшафтов группе загрязняющих веществ (соединения азота и фосфора, пестициды, Cl, Na, Mn, Cu, Zn, Cd) следует добавить такие элементы, как Ag, Hg, Se, As, Sn, Mo, Sc. Использование традиционных и нестандартных средств химизации должно осу-ществляться с соблюдением необходимых требований и соответствующим кон-тролем распределения химических элементов в агромелиорантах и различных компонентах окружающей среды. Для многих агроландшафтов типично активное развитие эрозионных процессов, поставляющих в речную сеть значительные мас-сы осадочного материала. Источниками поступления последнего являются также

132

сточные воды сельскохозяйственных объектов и поверхностный сток с освоен-ных территорий.

Горнорудные районы

Горнорудные территории являются районами активного техногенного преоб-разования окружающей среды, что, прежде всего, обусловлено изъятием больших масс горных пород и механическим нарушением значительных массивов земель, резкой интенсификацией процессов литогенеза и интенсивным загрязнением окружающей среды химическими элементами и их соединениями. «Рудная дея-тельность человечества, – подчеркивал В.И. Вернадский, – является одним из больших биогеохимических процессов современной эпохи и вносит новое в гео-химию всех химических элементов» [27, с. 229]. Техногенные преобразования в горнорудных районах захватывают территории, многократно превышающие площади горных (земельных) отводов, проявляются в глубокой трансформации химического состава практически всех компонентов биосферы и являются глав-ным фактором, сдерживающим социально-экономическое развитие данных ре-гионов. Максимальная глубина известных карьеров достигает 1 км и более, шахт – 4 км, скважин – 7 км. Размеры зон влияния эксплуатируемых рудных месторо-ждений на прилегающие территории составляют десятки, часто сотни квадратных километров (в исключительных случаях – тысячи квадратных километров); ради-ус образующихся при осушении месторождений депрессионных воронок дости-гает десятки километров (при понижении напоров, измеряемых иногда сотнями метров); техногенные геохимические аномалии в поверхностных водотоках про-слеживаются на многие десятки километров. В отвалы и хвостохранилища еже-годно поступают миллиарды кубических метров вскрышных пород, отходов до-бычи и обогащения руд. Из шахт, с рудников и обогатительных фабрик отводятся и сбрасываются в поверхностные водные объекты значительные объемы сточных вод, содержащих взвешенные вещества, разнообразные органические и неоргани-ческие вещества. В атмосферу поступают огромные количества пыли, газов, хи-мических элементов и их соединений. В большинстве случаев степень извлечения из руд полезных компонентов относительно невелика. Часто из них извлекается только 1–3 компонента при содержании в рудах в несколько раз большего числа потенциально полезных компонентов (и являющихся, нередко, опасными загряз-няющими веществами). Так, по оценкам ИПКОН РАН [85], доля недоизвлечен-ных из исходных руд цветных металлов составляет (в %): Си 15–25, Zn 26–47, Ni 10–25, Pb 25–39, Mo 19–23, Sn 35–58, W 35–50. Эти потери, связанные преимуще-ственно с несовершенством обогатительных технологий, обусловили накопление в отходах цветной металлургии на начало 2000-х гг. огромные массы металлов (в тыс. т): 9000 Zn, 2480 Ni, 980 Pb, 114 Mo, 540 Sn, 129 W.

В общем случае в горнорудных районах в пространственном отношении ра-ционально различать зону непосредственного воздействия месторождения на природную среду и зону внешнего влияния, в пределах которых (при хозяйствен-ном освоении) существуют два типа геохимических аномалий (или, с утилитар-ной точки зрения, зон загрязнения): природные (рудогенные) аномалии, обуслов-ленные естественными процессами, и техногенные аномалии, связанные с основ-ными видами производственной деятельности: геологоразведочными работами, горнорудными работами (добыча руд), горно-обогатительными (обогащение руд) работами, иногда с металлургическим (или химическим) переделом руд, а также с сопутствующей хозяйственно-бытовой деятельностью.

133

Природная специфика состояния окружающей среды в районах рудных место-рождений в общем случае зависит от геолого-геохимических особенностей по-следних, проявляющихся различием ассоциаций химических элементов в мигра-ционных цепях, формирующих природные геохимические аномалии. Степень экологической опасности природных миграционных цепей определяется видом, минералого-геохимическим классом и минеральным типом полезного ископаемо-го, коэффициентом рудоносности, интенсивностью проявления первичных орео-лов, характером эрозионного среза рудных полей и месторождений, ландшафтно-геохимическими условиями развития геохимических ореолов и потоков рассея-ния. В потенциале практически любое рудное месторождение представляет собой комплексный источник химического загрязнения окружающей среды, что в су-щественной мере связано с присутствием в рудах и вмещающих горных породах повышенных концентраций широкого комплекса химических элементов. Ком-плексность месторождений как источников загрязнения проявляется также в раз-нообразии охватываемых химическим загрязнением природных компонентов [119, 121, 123, 124, 171, 195].

Основными источниками загрязняющих веществ в горнорудных районах яв-ляются руды, а также рудовмещающие породы, в которых формируются первич-ные геохимические ореолы, причем пространственные размеры последних и ко-личество (масса) заключенных в них химических элементов, как правило, превы-шают аналогичные параметры рудных тел, вокруг которых они образуются [10, 46, 156]. Обычно в состав первичных ореолов входят как главные рудные компо-ненты, определяющие промышленный тип месторождения, так и ряд сопутст-вующих химических элементов (табл. 79, 80).

Таблица 79

Геохимические ассоциации элементов, концентрирующихся в некоторых типах рудных месторождений и сопровождающих их ореолах рассеяния [46]

Тип месторождения Геохимическая ассоциацияАпатитовые P-Sr-Ce-La-Y-Yb-Zr-Nb-Mo-Pb-Ba-Sn-Ni-Co-Zn-Cr-

V-Sc-Ga-MnКимберлиты Co-Ni-Cr-Pb-Zn-Ag-Cu-B-Mo-SnРедкометальные пегматиты Li-Pb-Cs-Nb-Sn-Ta-W-Be-As Медно-никелевые Cu-Ni-Co-Ba-Pb-Zn-Ag-Bi-Sn-Be-W-ZrМедно-колчеданные Ba-Ag-Pb-Cd-Zn-Bi-Cu-Co-MoЖелезорудные в скарнах Mn-Pb-Cu-Zn-Ni-V-Sn-Sr-B-Zr-Mo-Co-Fe-Ti-Cr-Y-ScВольфрам-молибденовые в скарнах Ba-Ag-Pb-Zn-Sn-Cu-W-Mo-Co-Ni-Be-V-YВисмутовые в скарнах As-Pb-Ag-Zn-Co-Cu-Bi-NiОловорудные Sn-Pb-As-Cu-Bi-Zn-Ag-Mo-Co-Ni-WПолиметаллические в скарнах Sb-Cd-Ag-Pb-Zn-Cu-Ni-Bi-Co-Mo-Sn-W-BeЗолоторудные Au-Sb-As-Ag-Pb-Zn-Mo-Cu-Bi-Co-Ni-W-Be Медно-порфировые Ba-As-Sb-Ag-Pb-Zn-Au-Bi-Cu-Mo-Sn-Co-W-BeМедные Ba-As-Pb-Zn-Ag-Sn-Cu-Bi-Co-Ni-MoМедно-молибденовые Cu-Mo-As-Ag-Pb-Zn-Bi-Co-Ni-Be-WПолиметаллические Ba-Sb-As-Ag-Pb-Zn-Cu-Bi-Mo-Co-Sn-WУрановые U-Ag-Pb-Zn-Cu-Mo-Co-Ni-YСурьмяно-ртутные Sb-Hg-As-Cu-Ag-Pb-Zn-Be-Co-Ni-W-SnРтутные Hg-Ba-Ag-Pb-Zn-Cu-Co-Ni-Sn-Mo-WСтратиформные свинцово-цинковые Ba-As-Cu-Ag-Pb-Zn-Co-Ni-Be-V Медистые песчаники Cu-Ag-Pb-Ba-Bi-W-Cr-Zn-Mo

134

Геохимические ассоциации, характерные для руд и первичных ореолов, в ка-чественном отношении изучены еще недостаточно полно, так как были ориенти-рованы главным образом на перечень элементов, используемых в качестве инди-каторов при поисках месторождений. В большинстве случаев рассматриваются химические элементы, ореолы которых удавалось обнаружить, применяя экс-прессный спектральный анализ. В то же время еще Н.И. Сафронов [128] указывал на присутствие (в повышенных количествах) в первичных ореолах постмагмати-ческих месторождений практически всех 58 главных рудообразующих и сопутст-вующих элементов. Исследования Э.Н. Баранова [15] показали, что, например, в рудах колчеданных месторождений, помимо основных рудообразующих элемен-тов (Fe, S, Cu, Zn, Pb, Ba), постоянно присутствуют в повышенных концентраци-ях элементы-примеси (Au, Ag, As, Sb, Cd, Hg, Bi, Sn, Se, Te, Ge, Ga, Tl, In, Mo, Co). Ореолы около колчеданных месторождений образуют также элементы-примеси вмещающих пород (Mn, Ni, V, Cr, Ti, Sc, Sr) и элементы широкого рас-сеяния (J, Br, Cl, F). В увеличенных количествах в околорудных измененных по-родах могут находиться и породообразующие элементы (K, Na, Ca, Mg, Р). В целом в формировании элементного состава эндогенных геохимических ореолов колчеданных месторождений участвует по меньшей мере 47 химических элемен-тов. Аналогичная полиэлементность состава установлена для ореолов многих других типов месторождений. Лишь в редких случаях встречается ограниченная группа месторождений, вблизи которых геохимические ореолы практически от-сутствуют или проявлены слабо.

Таблица 80

Ассоциации наиболее распространенных элементов-спутников различных руд [96]

Главный металл Элементы-спутники

Fe Mn-Ti-V-Co-Pt-Cu-Zn-S-P-As-Pb-Ga-Ge-B-Ni-Cr Cu Au-Ag-Se-Tl-Re-Co-Mo-Pb-Zn-Ge-Cd-In-As-Sn-Bi-Hg-Ni Pb Zn-Cu-Sn-Ag-Au-Bi-Sb-As-Se-Tl-Cd-In-Ge-Ga-Hg-Co-Ba Zn Pb-Cu-Sn-Ag-Bi-Sb-As-Tl-Se-Te-Ge-Au-Co-Cd-Ni-In-Hg-Ba-Ga Ni Co-Cu-Pt-Pd-Ir-Rh-Os-Ru-Au-Ag-Se-Te Sn Cu-Pb-Bi-Ag-Hg-Ta-Nb-In-Sc-W-Se-Tl-As-Zn-Co-Cd-Mo Al V-Ti-Ga-Cr-Mn-P-F-Nb-Zr-La-As-U-Th Ti V-Cu-Co-Pb-Zn-Cr-Mn-P Mo W-Sn-U-Cu-Zn-Pb-Re-Mn-Ge-Te-Se-Tl-In-As-Sb-Bi-Ag-Au-Co-Cd-Hg-Th-

Gd-Yb-Y-Ce-Sm-Eu-Nd-La-Ni-Nb-Ta W Mo-Mn-Bi-Au-Cu-Zn-As-Pb-Tl-Se-Ag-Sc Ta, Nb W-Sn-Li-Be-Zr-Cs-Rb-In-Sc-Hg-Ag-Bi-Pb-Cu Tr Ta-Nb-Ti-U-Th-Hf-Zr-Y Mn Fe-Cu-Ni-Co-V-Cr-P-Pb-Zn-As-Ba-Ag-Sb Cr P-Ni-V-Co-Mn-Ti

Очень показательно концентрирование в рудах и рудовмещающих породах

многих месторождений (колчеданных, полиметаллических, медных, золотосереб-ряных и др.) такого токсичного элемента, как ртуть [10, 14, 19, 151, 152] (табл. 81). Например, высокие содержания ртути, обусловливающие необходи-

135

мость попутного извлечения ее при металлургическом переделе, обнаружены в цинковых концентратах, получаемых из руд медно-колчеданных месторождений Урала (концентрации ртути в пределах 20–93 мг/кг) [92]. В процессе переработки медно-колчеданных руд на Учалинском ГОКе происходит перераспределение ртути, в результате чего 95–98% общего количества ее в составе концентратов уходит на металлургические заводы (табл. 82). Ртуть содержится в окисленных рудах медно-колчеданных месторождений Южного Урала, из которых в течение 50 лет на Семеновской золоизвлекательной фабрике получают цианированием зо-лото и серебро [92]. По данным авторов цитируемой работы, концентрации Hg в материале хвостохранилищ фабрики варьируются в пределах 8,8–67,8 мг/кг, а ее общая масса оценивается в 60 т. В рудах месторождений золотосеребряной форма-ции Северо-Востока России также отмечены высокие концентрации этого металла (от 8,1 мг/кг для месторождения Карамкен до 75 мг/кг для месторождения Валуни-стое) [129]. В Казахстане при переработке полиметаллических руд месторождений Рудного Алтая (Риддер-Сокольного, Зыряновского и др.) и центральных районов страны (Жайремского, Кайгарлинского и др.) терялось до 50 т ртути в год [89]. Очень высокими концентрациями ртути в различных компонентах окружающей среды отличаются районы добычи и производства этого металла [175].

Таблица 81

Масштабы ртутоносности различных месторождений [14]

Тип месторождения, тип и сорт руды Ртутоносность, т Медно-колчеданный, медно-цинковые n.1000 Медно-порфировый, молибдено-медные n.10 Медистые песчаники, существенно медные n.10 Медно-никелевый n.10 Стратиформный, свинцово-цинковые баритсодержащие n.1000 Колчеданно-полиметаллические, медно-свинцово-цинковые n.10 Скарновый и метасоматический, свинцово-цинковые n.10 Жильный, свинцово-цинковые n.10 Бокситовый n.10 Алунитовый n.10 Железорудный n.10

Таблица 82

Распределение ртути в рудах и продуктах их переработки [34]

Фракция Hg, мг/кг (среднее) Относительное количество Hg, % Руда 10–25 100 Медный концентрат 28–41 10–14 Цинковый концентрат 76–123 35–48 Пиритный концентрат 5–15 36–50 Хвосты 1–9 2–5 Особую группу поллютантов составляют органические соединения, присутст-

вующие в рудах и рудовмещающих породах. Органические соединения обнару-жены более чем в 80 видах твердых полезных ископаемых. Они встречаются в рудах и минералах полиметаллических, золоторудных, ртутных, ртутно-сурьмяных, ртутно-вольфрамовых, оловорудных, флюоритовых, пегматитовых и других месторождений [21–24, 37, 106]. Всего к настоящему времени в рудах

136

различных месторождений выявлено свыше 120 индивидуальных органических соединений. Достаточно надежно идентифицированы: 1) предельные и непре-дельные углеводороды (метан, этилен, пропилен, бутилен, амилен, гексан, гептан, октан и др.), общее количество которых изменяется в пределах от 0,2 до 7,8 см3/кг породы; 2) полициклические ароматические углеводороды (бензпирен, нафталин, флуорантен и др.), общая концентрация их достигает 0,06–0,42 мг/кг; 3) амины (метиламин, делитиламин, этиламин и др.). Установлено также наличие гетеро-циклических соединений, аминов, цианидов, спиртобензольных смол, минералов группы парафинциклопарафинов. Практически во всех гидротермальных рудных образованиях, независимо от характера вмещающих пород и типа руд, обнаруже-ны полициклические ароматические углеводороды (ПАУ).

В разрезе зоны гипергенеза рудных месторождений четко прослеживается дифференциация ассоциаций химических элементов в зависимости от характера вертикального профиля коры выветривания, типа вмещающих пород и степени концентрации сульфидов [118]. Так, сравнение интенсивности процессов пере-распределения химических элементов в горизонтах окислительного типа для ряда вмещающих пород «силикатные (кремнистый тип коры выветривания) – алюмо-силикатные (глинистый тип коры) – карбонатные (карбонатно-глинистый тип коры)» показывает, что для руд и первичных ореолов существуют контрастные и однонаправленные тенденции в изменении характера перераспределения типо-морфных элементов. В породах кремнистого состава при выветривании часто наблюдается резкая дифференциация в поведении химических элементов. Мно-гие из них здесь миграционно подвижны и энергично выносятся (Zn, Co, Cu, Cd, Se – почти всегда, Pb, As – часто, но особенно при обилии пирита). Другие эле-менты (Mo, Ag, Ba) иногда накапливаются (с гидроксидами железа). В породах алюмосиликатного состава подвижность многих элементов уменьшается в связи с появлением сорбционного барьера. В условиях выветривания рудовмещающих пород даже Zn часто становится малоподвижным. В основном энергично выно-сятся только лишь аниогенные элементы (Se, Te). Однако уменьшение подвижно-сти элементов наблюдается далеко не всегда, поскольку оно обусловлено времен-ными соотношениями между процессами образования глинистых минералов и окислительным разрушением сульфидов. В породах карбонатно-глинистого со-става тенденция уменьшения подвижности элементов проявлена особенно кон-трастно. Даже в условиях выветривания относительно богатых руд большинство химических элементов ведет себя сравнительно инертно [118].

В результате природных гипергенных процессов происходит разрушение руд-ных месторождений, обусловливающее перераспределение вещества руд и пер-вичных ореолов в окружающем пространстве и приводящее к образованию вто-ричных геохимических ореолов (в почвах и рыхлых отложениях) и потоков рас-сеяния (в донных отложениях, взвеси и водах водотоков), которые часто блоки-руются в сближенные серии, характеризующие оруденение рудных полей, узлов и районов [47, 87, 88, 96, 111, 146]. Обычно площади рудных полей колеблются от единиц квадратных километров до 20 км2, в редких случаях достигая несколь-ких десятков квадратных километров. Площади месторождений в среднем на порядок меньше площадей рудных полей, а площади рудных тел – на порядок меньше площади месторождений. Площади аномальных геохимических полей, соответствующие потенциальным рудным полям, в среднем составляют 15–80 км2 (изменяясь в пределах 8–180 км2). Минимальные площади (8–40 км2) характерны для аномальных геохимических полей грейзеновых, пегматитовых, кварцево-жильных рудных полей месторождений W, Au, Sb, Hg, Sn, а максимальные

137

(10–180 км2) – для колчеданных, медно-порфировых, стратиформных и жильных полиметаллических, медно-никелевых, урановых, сурьмяно-ртутных. В большин-стве случаев качественный состав аномальных геохимических полей, как прави-ло, комплексный с преобладанием одного или нескольких основных рудообра-зующих элементов, которые наиболее широко распространены не только в цен-тральных, но и в периферических частях выделяемых геохимических полей. Ме-нее интенсивные, но относительно большие по размерам аномальные поля обра-зуют химические элементы и соединения широкого рассеяния (ртуть, галогены, щелочные металлы, битумы). Например, площадь рудного поля одного из суль-фидных месторождений составляет 250 км2, из них на 120 км2 концентрации Pb, Cu, Zn, Co, Mo в почвах превышают фоновые значения в 5–10 раз и на площади 25 км2 – более чем в 10 раз [123]. Показательно, что из девяти населенных пунк-тов, расположенных в пределах данного рудного поля, семь находятся на терри-тории с высокими содержаниями химических элементов в почвах. Для другого крупного региона развития сульфидно-касситеритовых месторождений по поис-ковым геохимическим данным выявлены три типа аномалий с весьма токсичным комплексом элементов в ассоциации: Hg, Pb, As, Zn, Cu, Sn, Sb, Mn. Общая пло-щадь проявления геохимических аномалий в почвах составляет почти 5000 км2, причем концентрации Pb достигают 0,1–0,5%, Hg – 0,001%.

Размеры и морфология вторичных геохимических ореолов, являющихся, в свою очередь, источниками поставки вещества для потоков рассеяния, а также средняя протяженность последних, их минимальная и максимальная длина для большинства рудных месторождений достаточно близки [47, 111, 118, 146]. Раз-личия проявляются в качественном составе геохимических ассоциаций и интен-сивности концентрирования химических элементов. В большинстве случаев вто-ричные геохимические ореолы и потоки рассеяния характеризуются полиэле-ментным составом. Содержания химических элементов (рудообразующих и эле-ментов-спутников) во вторичных ореолах и потоках рассеяния обычно не более чем в 10–15 раз превышает фоновые значения; лишь в центральных и очень ло-кальных зонах ореолов (0,0n км2), непосредственно трассирующих рудные тела, интенсивность их концентрирования может быть существенно выше.

Для рудогенных потоков рассеяния поставка химических элементов связыва-ется с деятельностью эрозионных и склоновых процессов (в основном поступле-ние механических продуктов разрушения руд, рудоносных пород, первичных и вторичных ореолов) и с выходом подземных вод (преимущественное поступле-ние растворенных веществ). Интенсивность эрозионных и склоновых процессов зависит от физико-географических особенностей территории, что позволяет гово-рить о географической зональности поставки твердых веществ в реки горноруд-ных районов. Как правило, наблюдается относительно равномерное в разрезе года поступление растворенных веществ с грунтовыми и подземными водами. Поставка твердых веществ распределена во времени крайне неравномерно: до 70–99% годового твердого стока может приходиться на периоды половодий и павод-ков. Состав ассоциаций элементов, накапливающихся в аллювии, обычно хорошо коррелирует с минералого-геохимическими особенностями дренируемых место-рождений [88, 108, 125, 218]. Особенности пространственного распределения элементов в потоках рассеяния (в аллювии) в значительной степени находятся в зависимости от положения рудопроявлений и месторождений в долине. Наиболее интенсивные аномалии обычно совпадают с участками рудопроявлений и место-рождений. В пространственном плане характерно наличие 2-х участков – голов-ной части потока (на котором поступают рудные вещества) и шлейфа (перенос

138

рудного материала). Головная часть отличается резким, скачкообразным возрас-танием концентраций элементов в отложениях с незакономерными их колеба-ниями. Протяженность ее зависит от размеров месторождений и положения русла по отношению к долине. В вертикальном разрезе потоки рассеяния отличаются развитием 2-х горизонтов – нижнего (образован аллювием более древних русел) и верхнего (современные отложения). Как правило, потоки рассеяния в действую-щих руслах находятся в тесном взаимодействии с потоками рассеяния в отложе-ниях поймы. Имеются указания на развитие более контрастных потоков в грубо-обломочных отложениях, нежели в тонких фракциях горного аллювия [108, 226]. Очень часто формируются так называемые прерывистые потоки рассеяния, ха-рактеризующиеся наличием нескольких экстремумов концентраций химических элементов, обусловленных несколькими причинами, основной из которых явля-ется неравномерность развития денудационных процессов [93]. По мере удаления от коренного источника взаимоотношения и характер корреляционных связей между содержаниями рудных элементов в русловых отложениях отличаются от характеристик коренного оруденения [88]. Наибольшая степень сходства обычно характерна для водотоков 1–2 порядков.

В естественных условиях общий химический состав воды горных рек зависит от источников питания и во многом определяется типом слагающих водосборы горных пород (табл. 83). Как правило, минимум минерализации приурочен к се-зонам таяния ледников и снегового покрова, максимум – к зимнему времени, когда в питании речного стока заметно преобладают грунтовые и подземные во-ды. Реки, дренирующие гранитные породы отличаются более низкой минерали-зацией речной воды, нежели реки, водосборные бассейны которых сложены из-вестняками. Сланцевые водосборы занимают промежуточное положение.

Рудные месторождения характеризуются присущими им гидрогеохимически-ми полями, в структуре которых различают области развития рудных вод (ареал) и ореольных вод (ореол) [44, 68, 70]. Рудные воды формируются в непосредст-венной близости от рудного тела (пространственно совпадают с источником рас-сеивающего вещества) и отличаются, как правило, незакономерным и неупорядо-ченным по отношению к потоку подземных вод пространственным распределе-нием рудных компонентов. Ореольные воды представляют часть гидрогеохими-ческого поля за пределами источника рассеивающего вещества, внутри которого в соответствии со структурой потока происходит закономерное уменьшение со-держаний элементов (пространство от границы рудных вод до фоновых). Гидро-геохимические поля рудных месторождений, рудные и ореольные воды практи-чески всех известных типов рудных месторождений характеризуются повышен-ными концентрациями достаточно широкого комплекса макро- и микроэлемен-тов, уровни которых могут заметно превышать фоновые концентрации (табл. 84, 85). Обычно протяженность гидрогеохимических ореолов и потоков рассеяния, формирующихся в окрестностях рудных месторождений, относительно невелика и составляет в пределах придолинного ландшафта первые сотни метров, реже 1–2 км, в пределах приводораздельных ландшафтов гумидного климата – 0,5–3 км, иногда до 5–8 км; в условиях аридного климата – не превышает 0,5–2 км [68, 70] (табл. 86). Материалы, систематизированные В.В. Поликарпочкиным [108], также свидетельствуют об относительно незначительной длине рудогенных водных потоков рассеяния в поверхностных водотоках: обычно от первых сотен метров до первых километров, в редких случаях до 13–17 км.

139

Таблица 83

Химический состав рек бассейна Ардона (Северная Осетия), мг/л [113]

Компо-нент

Весна Лето Осень Зима 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3

Ca2+ 9,8 14,6 39,9 12,1 16,5 39,7 13,4 21,4 46,6 14,8 27,5 44 Mg2+ 1,0 3,1 6,1 1,0 3,7 9,9 0,9 4,2 3 2 5 13,3 Na++K+ 3,0 5,5 3,8 1,4 3,4 5,3 3,7 5,2 9,5 5,5 9,1 11,6 HCO3

- 28,7 49,9 131,3 30,5 48,1 133,7 34,8 74,8 159 52,8 79,1 183 SO4

2- 9,1 15,3 17,9 8,8 17,3 32 11,9 14,6 17,9 18,9 38,3 34,5 Cl- 1,9 2,7 3,1 2,2 3,6 7,9 2,8 3,8 2,3 0,9 3,2 2,1 ∑и 45 73 137 45 80 175 71,1 97 170 78 147 202,5

Примечание. Породы, слагающие бассейн: 1 – граниты, 2 – сланцы, 3 –известняки.

Таблица 84

Комплекс элементов, присутствующих в аномальных концентрациях в гидрогеохимических полях некоторых рудных месторождений [68]

Месторождение Специфические элементы в водах

Полный комплекс элементов в водах

Уран-редкометальное U-Sn Al-Ti-V-Ga-Zr-Y-Yb-Be-Mo-F-Cl-Na-Cu-Zn-As-Sn

Кварц-золотое Au-Ag Ti-V-Ga-Zr-Be-Cu-Zn-Fe-Mn Кварц-касситеритное Sn Al-Ti-V-Ga-Y-Yb-Mo-As-Zn Урановое U Ti-V-Zr-Mo-F-Y-Zn Кассетирит-вольфрамитовое Sn-W Ti-V-Ga-Y-Be-Mo-Zn-Cu Кассетерит-шеелит-вольфрамитовое

Sn-W-Bi Al-Ti-V-Ga-Zr-Sc-Cu

Кассетерит-вольфрамитовое Sn-W Al-Ti-V-Ga-Zr-Be-Yb-Zn-Cu Титано-магнетитовое Ti-Fe-Cr-V Al-Ga-Mg Золотосеребряное Au-Ag-K Zn-Cu-As-Al-Ti-V-Ga-Y-Yb-Be Сульфидные медно-никелевые Co-Ni-Fe Zn-Cu-As-Ti-Al-V-Ga-Cr-Mg

Таблица 85

Химические элементы в рудных и ореольных водах близповерхностных золотосеребряных гидротермальных вулканогенных

месторождений Северо-Востока и Дальнего Востока России, мкг/л [68]

Компонент Рудные воды Ореольные воды Фоновые воды Золото N n x 10-2 < 0,005 Серебро до 5 0,07 0,01 Цинк 10–30 0,3–0,5 < 0,1 Медь 1–5 n x 10-1 0,1-0,2 Мышьяк 1–10 1–2 0,5 Марганец 20–100 25–30 1–3 Кобальт 1–5 0,5 < 0,5 Сульфат-ион 20000–100000 12000–16000 1000–2000 Титан 100–500 100–200 20–70 Алюминий 1000–10000 3000 100–300 Галлий 0,3–1 0,3 < 0,3 Бериллий 0,1–1 0,1–0,2 < 0,1 Ванадий 0,5–3 0,5 < 0,5 Калий 1500–2000 до 2000 100–400

140

Таблица 86

Основные гидрогеохимические признаки рудных месторождений Якутии (по В.М. Макарову, цит. по [68])

Месторождения Прямые признаки

Косвенные признаки

Характеристика ореолов и потоков рассеяния

Золоторудные: Плащеобразные залежи окислен-ных руд в карстовых депрессиях

Au Ag, Mn, Sb, Sn, Ti, Be, SO4

2- Площадь ореолов до первых десятков кв. км

Крутопадающие жилы и сопря-женные с ними субгоризонтальные залежи полисульфидного и пирит-анкеритового составов

Au Zn, Pb, Ag, Sn, Mo, Be, SO4

2- Протяженность потоков 0,4-8,1 км

Золотосурьмяные: Зоны дробления с золотоносны-ми кварц-антимонитовыми жила-ми, линзами, гнездами

Sb, Au As, Hg, Co, Ga, Pb, Ge, SO4

2- Площадь ореолов до первых десятков кв. км, протяженность потоков 0,4 км

Оловорудные: Сульфидно-касситеритовые Sn As, B, F, Pb, Zn,

Hg, Cu, SO42-

Площадь ореолов – пер-вые кв. км, протяжен-ность потоков до 1 км

Оловянно-редкометальные Sn, Li As, Bi, Ag, Be, P Протяженность потоков – первые километры

Медно-вольфрамовые и вольфрамовые

W, Sn, Cu As, Zn, B, Co, Be, Ba

Протяженность потоков – первые километры

Полиметаллические Pb, Ag, Zn Sn, Cd, Cu, As, Hg, Ge, SO4

2- Площадь ореолов 1–6 км2; протяженность по-токов 1–4 км

Ртутные Hg Sb, As, Ba, SO42- Протяженность потоков

до 1 км Медно-никелевые Cu, Ni Ti, Mn, Zn, Cr,

Ag, V, Pb, Co, Zr, Sn

Протяженность потоков 0,5–1 км

Алмазные (кимберлитовые трубки в карбонатных породах)

Nb, Cr, Mn, Ti, V, Ag, As, Ga, Co

Слабоконтрастные пре-рывистые ореолы пло-щадью (0,1–1)n км2

В освоенных горнорудных районах главным фактором преобразования при-

родной среды являются техногенные процессы, проявляющиеся уже на стадиях поисков и разведки месторождений и существенно интенсифицирующиеся при их эксплуатации. Разработка рудных месторождений на несколько порядков уве-личивает физико-химическую денудацию, миграционную способность многих химических элементов и объем их поставок в природные воды, что в конечном счете приводит к коренному преобразованию геохимического облика водотоков. В общем случае эти изменения зависят от типа месторождения, гидрогеологиче-ских и ландшафтно-геохимических условий водосбора, контролирующих интен-сивность вторичных изменений горных пород, а также от принятой системы до-бычи, обогащения и передела минерального сырья. Особое значение имеют такие факторы, как количество сульфидов в разрабатываемой горной массе, состав ру-довмещающих пород, степень проработки сульфидсодержащих пород процесса-ми окисления, время существования поверхностных техногенных осадочных об-

141

разований, степень очистки стоков и особенности хранения отходов, интенсив-ность поставки твердого материала [2, 7, 50, 51, 102, 119, 123, 124, 236, 243, 253]. При отсутствии в горнорудном районе предприятий по пирометаллургическому переделу руд основным объектом техногенной геохимической трансформации являются, как правило, именно водные системы.

Обычно на ранних стадиях освоения месторождения состав химического за-грязнения соответствует геохимической специализации территории. По мере уве-личения степени освоения месторождения интенсивность техногенного воздейст-вия увеличивается, а качественный состав загрязнения может заметно меняться. С эколого-геохимической точки зрения наиболее опасными являются промыш-ленно-генетические типы месторождений, разработка которых приводит к резко-му увеличению мощности зоны гипергенеза и изменению условий миграции пол-лютантов. Наиболее существенные изменения важнейших условий миграции химических элементов (окислительно-восстановительного потенциала, кислотно-щелочного равновесия, доминирующих видов лиганд, способствующих водной миграции элемента) должны происходить при разработке сульфидных месторож-дений, характеризующихся наличием в рудах большого количества двойных сульфидов (рН 2–4, Eh до 700 mV), – колчеданных, магматических ликвацион-ных, стратиформных медно-полиметаллических и др. [69, 71]. В водах этих ме-сторождений будут концентрироваться значительные количества тяжелых метал-лов переходных периодов с низкой валентностью (Pb, Zn, Cu, Co, Ag, Ni и др.). Отличная от этой группы по рассматриваемым показателям – группа месторож-дений, связанных со щелочными породами (позднемагматические, карбонатито-вые), в водах которых (рН 8,5–12, Eh 200 mV) накапливается значительное коли-чество лигандов-комплексообразователей, способствующих миграции химиче-ских элементов. В щелочных водах наиболее активно мигрируют токсичные эле-менты с высокой валентностью (TR, Cr и др.) и аниогенные элементы (F, As). При прочих равных условиях наиболее опасным (с экологических позиций) представ-ляется разработка месторождений в северных тундрово-лесных района, где раз-виты процессы выщелачивания (Кольский п-ов, район Норильска, Чукотка).

В районах, связанных с добычей, обогащением и переработкой различных руд, резко меняются характер и интенсивность поступления химических элементов в водные системы. Это связано с изменением масштабов и интенсивности механи-ческой и водной миграции, что обусловлено перемещением больших масс горных пород и их последующим перераспределением в отвалах под действием гравита-ционных процессов, разрушением хвостохранилищ под влиянием экзогенных факторов, поступлением сточных вод с рудников, обогатительных фабрик, шла-мохранилищ и металлургических предприятий, а также поверхностного стока с территорий, загрязненных промышленными выбросами и отходами. В горноруд-ных районах образуются три основные группы отходов, являющихся источника-ми поступления поллютантов в окружающую среду: твердые отходы (отвалы пустых пород, хвосты обогащения, шламы металлургических предприятий и т. п.), сливы и сточные воды, пылегазовыбросы в атмосферу. В свою очередь, мож-но выделить три основных способа поставки загрязняющих веществ в поверхно-стные водотоки: со сточными водами, возникновение которых связано с техно-генной деятельностью, с водами поверхностного (склонового) стока, формирую-щихся при таянии снежного покрова и во время дождей, в результате эолово-дефляционных процессов.

142

Горное производство отличается значительными объемами потребляемой воды. Например, укрупненные нормы расхода воды при добыче 1 т полиметаллических руд открытым способом составляют 0,15 м3, подземным – 3,05; обогащение 1 т полиметаллической руды – 1,23, медных – 1,02–4,46 м3. Нормативы водопотребле-ния на металлургических заводах еще более высоки (в 2–15 раз) [150]. Объемы от-водимых сточных вод в горнопромышленных районах также чрезвычайно велики. Так, на медно-цинко-пиритном руднике Фиасалми (Финляндия) общий водосток достигал около 5 млн. м3 воды, состоящей из вод отходов обогащения, дождевой воды и воды, откачиваемой из рудника [36]. Использование воды на руднике со-ставляло (при годовой добыче руды примерно 1 млн. т) 2,5–3,5 м3 на 1 т руды. Об-щее потребление воды на обогатительной фабрике на цинковом руднике Виханти (Финляндия) достигало 2,7 м3 на 1 т руды или 2,85 млн. м3 в год. В 1983 г. пример-но 22% от этого количества было выкачено из рудника, 34% из отстойника. Свежая пресная вода составляла до 44% общего водопотребления. Степень рециркуляции воды колебалась от 60 до 70%. Сточные воды, образующиеся в горнорудных рай-онах, обычно включают водоотлив из подземных горных выработок и карьеров, стоки обогатительных фабрик, с отвало- и шламохранилищ, с площадок кучного выщелачивания, а также сточные воды расположенных непосредственно в горно-рудных районах металлургических предприятий (табл. 87).

Таблица 87 Химические элементы в различных водах горнорудных территорий Приморья [8]

Место, месторождения рН SO42- Al Mn Fe Cu Zn As Cd Pb

Фон, Сихотэ-Алинь 7,35 6,8 <10 2,5 10,5 1,7 9,1 <2 0,05 0,7 Рудничный водоотлив, касситерит-силикатное

7,40 402 22 2299 12 26 644 5 8,2 2,8

То же, касситерит-сульфидное

3,15 499 3170 13910 131850 5210 25440 200 502 191

Дренажный сток, обога-щение скарново-полиметаллических руд

5,16 202 11 152 16 2 68 5 0,2 1,3

То же, шламохранилище, обогащение Pb-Zn руд, силикатные породы

3,48 276 4300 20890 101940 140 24470 18 56 318

Воды штольни, горизонт 1060 м, касситерит-сульфидное

4,78 479 2260 24000 73 1180 36490 <2 558 40

То же, горизонт 795 м 7,18 190 32 4010 44 58 4460 2 36 1,8 Вода, карьер, полиметал-лическое

6,85 885 14 12040 69 51 28740 <2 76 4,4

Дренажный сток из-под отвалов

3,30 4050 2140 40810 13210 8630 350520 4 1470 265

То же, шламохранилище, обогащение Pb-Zn руд

7,24 359 <10 1642 53 1,4 120 2 0,56 50

Рудничный водоотлив, касситерит-силикатное малосульфидное

6,95 105 95 3870 9 66 1500 8 12 10

То же, после отстойника 6,24 160 266 2150 15 257 1650 <2 12 2 Ручей, рудничный водоот-лив, касситерит-сульфидное

3,22 506 7940 13750 81920 4676 22800 44 362 105

Примечание. Сульфаты в мг/л, металлы и мышьяк в мкг/л.

143

Кроме того, как отмечалось выше, поставка различных веществ в поверхност-ные водотоки осуществляется также с рудными и ореольными водами, образую-щими природные вторичные ореолы и потоки рассеяния. Состав поверхностного стока формируется в результате загрязнения подстилающей поверхности (горных пород, почв, снегового покрова) пылегазовыбросами при открытых горных раз-работках, вентиляционными выбросами рудников, при дефляции отходохрани-лищ и площадок кучного выщелачивания, при потерях рудного вещества при транспортировке руд и пород, выбросами (организованными и неорганизованны-ми) в атмосферу при процессах обогащения и переработки сырья и использова-ния сопутствующих материалов на обогатительных фабриках и металлургиче-ских предприятиях. Определенную роль играет поверхностный сток с террито-рий, в пределах которых развиты рудогенные геохимические аномалии.

Сравнительное изучение состава руд, отходов их добычи, обогащения и метал-лургической переработки показывает, что существенная часть элементов, присутст-вующая в рудах, интенсивно концентрируется в указанных отходах (табл. 88). При этом очень часто в последних более высокие уровни характерны не для основных рудных элементов, а для сопутствующих элементов (элементов-индикаторов). Кроме того, в отходах типично появление элементов, отличающихся более высо-кими уровнями содержания, нежели в рудах (т. е. в ходе технологических процес-сов происходит вторичное обогащение). Вблизи соотвествующих предприятий в отходах обогащения ежегодно складируются десятки, сотни и даже тысячи тонн химических элементов (табл. 89). Например, в отвальных шлаках ГМК «Северо-никель» в среднем содержится 1100 мг/кг Cu, 1100 мг/кг Ni, 400 мг/кг Co; в отва-лах комбината «Печенганикель» концентрации Ni составляют 800–1000 мг/кг, Cu – 600–1000 мг/кг [153]. В последнем случае масса отвалов достигает 20 млн. т, т.е. в них аккумулировано по 20 тыс. т Ni и Cu. При выветривании отходов идет активное извлечение из них сульфатов меди и никеля. В районе Салаирского гор-но-обогатительного комбината в хвостохранилищах накоплено около 30 млн. т отходов, в которых содержания Au, Ag, Pb, Zn и Ba могут превышать таковые в балансовых рудах [16]. Так, концентрации Ba достигают 27%, Zn – до 1,4%, Pb – до 1%, Ag – 30 мг/кг [71].

Таблица 88

Химические элементы в рудах, отходах обогащения и шлаках [76, 171, 208]

Месторождение Объект Порядок значений кларков концентрации элементов

>>100 100–30 30–10 10–3 3–1,5 Колчеданно-полиметалли-ческое

Руда Bi-Te-Zn-Cd-Pb-As-S-Ag

Se – – –

Отходы обогащения Bi-Te-Cd-Ag-As Pb-Zn Se-Mn S – Полиметалли-ческое

Руда Cd-Zn-Ag-Pb Cu-Bi Mo Sn-Co Y-Ga-SrОтходы обогащения Ag-As Pb-Cd-

Sb Cu-Bi-Zn-

Sn Ba-Co-Nb

Шлам металлурги-ческого завода

Ag-Cd-Zn-Pb Cu-Mo Co-Sn-Ni

Mn-Bi W

Колчеданно-полиметалли-ческое

Шлам из хвостохра-нилища

Bi-Pb-Zn-As-Ag-Cd-Sb-Cu

– Ba-Tl-Mo

Mn-Co

W-Ge

144

Для полиметаллических месторождений имеется значительное количество данных, показывающих, что концентрации химических элементов в породных отходах могут быть чрезвычайно высокими. Особенно это касается отвалов раз-работок прошлых лет, когда выбирались руды со значительно более высокими концентрациями, нежели в настоящее время. Например, по данным [211], в отва-лах ряда полиметаллических месторождений США, Англии и некоторых афри-канских стран содержания Pb достигают сотен и тысяч мг/кг (до 1,5% в Уэльсе), Zn – тысячи мг/кг (иногда до 3%), Cu – сотен и тысяч мг/кг. Отходы, образую-щиеся при разработках месторождений борато-магнетитовых руд, обогащены As (в среднем 100 мг/кг; годовое поступление составляет 200 т), Cr (в среднем 342 мг/кг; поступление – 684 т), редкими землями (1300 мг/кг; поступление – 2600 т) [506]. Высокими концентрациями ряда химических элементов отличаются шлаки горно-металлургических предприятий.

Таблица 89

Химические элементы в рудах и отходах колчеданно-полиметаллического месторождения [123]

Элемент Рудная масса Отходы

мг/кг КС мг/кг КС Р Висмут 40 4400 30 3300 37 Теллур 1 1000 1 1000 1,2 Цинк 66700 804 3000 36 3700 Кадмий 100 770 30 230 37 Свинец 11900 740 1500 94 1850 Мышьяк 1000 590 200 120 246 Сера 192000 400 1390 3 1712 Серебро 16 230 10 137 12 Селен 2 40 1 20 1,2 Марганец – – 10000 10 12360

Примечание. КС – коэффициент обогащения относительно фона; Р – запасы химических элементов в отходах, т/год.

В рудах и рудовмещающих породах химические элементы, присутствующие в

сульфидных формах, на дневной поверхности начинают испытывать активное воздействие разнообразных агентов выветривания [118, 121, 124]. При этом ми-грационная подвижность продуктов выветривания обусловлена, прежде всего, количеством сульфидов и, следовательно, образующейся при их окислении сер-ной кислоты, а также сорбционными, нейтрализующими и осаждающими свойст-вами вмещающих оруденение горных пород. Показательно, что во многих случа-ях содержания сульфидов в отходах (особенно в хвостах обогащения) превышают 10–20% при уровнях металлов (таких, как Pb, Zn, Cu) в десятки, сотни и даже тысячи раз выше их кларков. Практически всегда техногенное воздействие на месторождениях приводит к резкому (в несколько раз) увеличению мощности зоны гипергенеза. Такие явления, например, наблюдались на Красногвардейском медноколчеданном месторождении на Урале [1] и на сульфидно-касситеритовых месторождениях Комсомольского оловорудного района [109]. Наиболее сильно интенсивность процессов выветривания возрастает в условиях отвалов и хвосто-хранилищ, что обусловлено здесь высокой проницаемостью агентов выветрива-ния и хорошими условиями для удаления растворимых продуктов, не успеваю-щих осадиться на геохимических барьерах. Кроме того, выщелачивание химиче-

145

ских элементов в хвостохранилищах интенсифицируется кислотными остатками флотореагентов, поступающими вместе со сбросными водами. Как правило, ма-териал хвостохранилищ представлен мелкими и тонкими гранулометрическими фракциями, что предопределяет его повышенную миграционную способность. Принципиален тот факт, что в отвалах и хвостохранилищах активно идут процес-сы современного минералообразования, направленные на образование вторичных минералов, обычно менее устойчивых в условиях окружающей среды. В отвалах, в ходе процессов новейшего выветривания, так же как и в коренных породах, образуется профиль с вертикальной зональностью окислительно-восстано-вительного типа [119]. Девис [211] приводит данные о формировании поверхно-стной зоны окисления в погребенной зоне восстановления. При разработке кол-чеданных месторождений, когда сульфидные руды вступают в непосредственное соприкосновение с большими количествами свободного кислорода, процессы окисления могут протекать настолько интенсивно, что температуры поднимаются до 300оС и даже выше и происходит обильное выделение удушливых газов. Эти бурные процессы подземного окисления пирита в рудниках получили название «подземных колчеданных пожаров» [127]. Рудничные воды в этой зоне имеют температуру до 100оС. Окисление пирита и других сульфидов при колчеданных пожарах приводит к образованию серной кислоты, сульфатов, различных летучих продуктов. Все это способствует интенсификации эпигенетических процессов. На Красногвардейском месторождении наблюдалась герметично закрытая горная выработка, стенки которой были покрыты новообразованными хорошо раствори-мыми минералами: мелантеритом, пизанитом, глоккеритом, самородной серой и др. Расчеты показали, что в результате химического разубоживания за год выно-сится 170 т серы халькопирита и более 500 т серы пирита; за период эксплуата-ции одного из медно-колчеданных месторождений с 1935 г. по 1983 г. рудничны-ми водами вынесено более 50 тыс. т Cu, причем до 40% этого количества посту-пило в окружающую среду [1]. В отвалах, образующихся при разработке оловян-но-полиметаллических месторождений, в верхнем слое формируется зона выще-лачивания (мощностью до 30–40 м), обедненная рудными элементами и железом [107]. Верхние горизонты отвальных пород характеризуются низкими значения-ми рН водной вытяжки (3,5–4,5). В нижних горизонтах отмечается обогащение гидроксидами Fe и Mn, иногда формируется зона скопления гипса. В почвах, погребенных под отвалами, происходит подкисление всей толщи профиля (рН 3,5–4,0), разрушаются почвенные коллоиды, нарушается почвенный поглощаю-щий комплекс, активизируется миграция органического вещества. Все это свиде-тельствует о подвижности химических элементов в отвалах, которые практически никогда не изолированы от водных систем. В сернокислых ландшафтах в ходе миграции химических элементов от отвалов к местному бассейну стока осущест-вляется определенная геохимическая дифференциация (табл. 90). В результате создается определенная зональность, что выражается в существовании: 1) облас-ти преимущественного осаждения Fe и связанных с ним аниогенных элементов (P, As), а также Pb на щелочно-кислородно-сорбционном барьере у выходов фильтрационных вод на поверхность; 2) области аккумуляции Zn, Cu, Cd, Pb на органо-сорбционных барьерах торфяно-перегнойно-глеевых пойменных почв [50]. Тем не менее в речных водах ниже отвалов (ниже впадения фильтрационных вод) фиксировались повышенные (на 1–4 порядка) концентрации Zn, Cd, Cu, Fe, As, Р, Mg, сульфатов и др. Самые протяженные потоки (до n х 10 км) образуют Zn и Cd.

146

Таблица 90

Вынос химических элементов из отвалов отработанного полиметаллического месторождения, юг Дальнего Востока

Место рН SO42- P Fe Cu Zn As Cd Pb

Отвалы, мг/кг – – 12000 180000 1300 29000 4000 140 12000 Фильтрационные воды, мг/л

2,6–3,9 5000 0,2 100 6 800 – 2 0,6

Латеритоподобный панцирь, подножье отвалов, мг/кг

– – 20000 720000 Слабое

накопление 3600

Слабое накопление

2200

Пойма малой реки, торфяно-перегнойная почва, мг/кг

– – – – 12000 140000 – 18000 2550

Речные воды Концентрации повышены на 1–4 порядка

Примечание. Таблица составлена по данным [50]; приведены максимальные значения; отвалы образованы бескарбонатными вскрышными породами и забалансовыми рудами.

Воды, образующиеся на отвало- и хвостохранилищах, сбрасываются непо-средственно в поверхностные водотоки или инфильтруются в ложе и борта мест захоронения, в конечном счете также разгружаясь в водные объекты. Важная роль в поставке поллютантов принадлежит рудничные водам. Например, если в горных районах Северной Осетии естественным фоном являются относительно маломинерализованные в основном гидрокарбонатные кальциевые воды, то сливные воды полиметаллических рудников отличаются высокой минерализаци-ей (они, в основном, солоноватые) и сульфатно-кальциевым (натриевым) соста-вом (табл. 91).

Таблица 91

Химический состав шахтных вод рудников Северной Осетии, мг/л [113]

Рудник HCO3- SO42- Cl- Na+ + К+ Ca2+ Mg2+ Сухой остаток

Буронский 166,6 530,2 10,3 13,6 230,0 24,4 937,0 Холст 136,4 682,5 3,1 23,4 231,6 49,0 1131,0 Садонский 318,7 584,9 13,7 195,6 154,5 30,3 1105,0 р. Цейдон (фон) 61,0 27,6 2,1 12,9 16,9 2,9 121,0

Стоки водоотлива рудников и карьеров характеризуются специфическим об-щим составом и обогащены многими элементами, концентрации которых много-кратно превышают фоновые и кларковые уровни (табл. 92–94).

Таблица 92

Состав вод вблизи Юрьевского золотосеребряного месторождения, мг/л [162]

Объект HCO3- SO42- Cl- Na+ К+ Ca2+ Mg2+ NO3

- М Штольня 266,0 332,0 1,0 3,7 1,9 156,3 45,6 0,8 807,3 Фон 22,0 1,7 1,0 2,6 0,4 5,4 1,1 0,1 34,7

Таблица 93

Химические элементы в сливных рудничных водах, мг/л [228]

Месторождения Mn Fe Ni Cu Zn Cd Pb Золоторудные, ЮАР 4–206 3–550 1,92–15,9 0,06–5,4 1,15–26 до 0,052 до 0,29 Воды зоны гипергенеза 0,0494 0,547 0,00331 0,00558 0,034 0,00033 0,000221

147

Таблица 94

Химические вещества в водах сульфидных шахт Финляндии (Hyyppa, 1981, 1983; цит. по [36])

Шахта Глуби- рН мг/л мкг/л

на, м SO42- Fe Ni Cu Zn Pb

Отоку 10 6,9 110 0,8 400 3 170 1

320 4,1 4400 220 2300 20 3100 1

Пухасалми

150 3,1 3200 90 600 100 230000 60

210 3,0 5000 260 500 100000 1100000 35

500 7,2 630 0,2 1 2500 2400 16

В шахтных водах Октябрьского и Сибайского медно-колчеданных месторож-

дений концентрации ртути достигали 13 и 20 мкг/л соответственно [379]. В шахт-ных и рудничных водах медно-колчеданных месторождений Урала содержится ряд микроэлементов (TR, Cd, Sb, W и др.), концентрации которых приближаются к содержаниям в соответствующем сырье [140–143]. Так, среднегодовые концен-трации редкоземельных металлов, несмотря на вариации от года к году, постоян-но превышают рекомендуемые условные минимально промышленные содержа-ния. Своеобразным химическим составом и высокими концентрациями многих металлов характеризуются сточные воды золотых рудников (табл. 95). Высокие концентрации химических элементов, особенно тяжелых металлов, отмечаются в так называемых приотвальных водах колчеданных месторождений Урала [52].

Таблица 95

Химический состав сточных вод золотых рудников ЮАР [228]

Месторождение рН SO42- Mn Fe Cr Co Ni Cu Zn Cd Pb

Клерксдорп 2,7 2700 14 110 700 3900 6800 1600 9000 23 20

Уэст Витс 1,7 11130 206 550 4000 3300 6400 5400 26000 52 290

Уэст Ранд 3,7 2950 18 3 20 2250 1540 1220 4680 7,0 81

Центральный Ранд 3,0 4500 41 124 72 2610 15900 540 13200 6,1 32

Ист Ранд 4,0 340 4 – – 270 1920 60 1150 0,2 –

Эвандер 3,2 2960 10 29 61 1500 3800 400 3000 2,5 2

Фон в реках – 11 0,007 0,1 1 0,2 1 3 10 0,5 0,5

Примечание. Сульфаты – мг/л, металлы – мкг/л. С эколого-геохимических позиций особенно негативные последствия вызыва-

ет поступление (отвод, сброс) кислых рудничных вод. Хорошо известно, что даже в результате естественного выщелачивания сульфидных руд значения рН указан-ных вод могут снижаться до 3–4, что интенсифицирует процессы растворения и

148

выщелачивания химических элементов, резко увеличивает их миграционную способность и, соответственно, содержания в поверхностных водах. Например, на гидротермальных плутогенных месторождениях сульфидного подкласса в связи с интенсивными процессами окисления сульфидов воды характеризуются значени-ям рН 3–3,5 и повышенными значениями Еh (до 600 мВ) [68]. Гидрогеохимиче-ские поля таких месторождения выделяются высокими уровнями содержаний многих халькофильных элементов. Активная добыча руд еще более увеличивает интенсивность выщелачивания и способствует снижению рН природных вод до 1,4–3. Поступление кислых рудничных стоков в поверхностные водотоки вызы-вает преобразование речных экосистем на значительных расстояниях. Практиче-ски в любом климате в районах добычи и переработки сульфидных руд форми-руются сернокислые ландшафты [101, 102]. Одним из наиболее известных бас-сейнов дренирования кислых вод является район Спринг-Крик, расположенный в 250 км от г. Сан-Франциско (США) и занимающий площадь около 600 км2 [258]. Здесь имеются многочисленные проявления Cu-Zn сульфидного оруденения, в результате выщелачивания которого значения рН вод снижаются до 5; эти воды выносят часть рудных компонентов, отлагая их в долине в виде залежей сульфат-ных руд. Их разработка была начата в 1895–1896 гг. открытым способом и дос-тигла максимума (до 1000 т руды в день) в 1904 г. Позже добыча велась в 1930–1945 гг. Все это способствовало интенсивному выщелачиванию оставшихся за-лежей руд и отходов их плавки, что привело к загрязнению токсичными элемен-тами окружающей местности в радиусе 15–20 км. Опробование, проведенное в 1958–1960 гг., показало, что значения рН поверхностных вод снизились здесь до 3,5–1,4. Это способствовало активному выносу металлов в поверхностные водо-токи. Аналогичные процессы были отмечены в районе рудника Пен-Майн, где поверхностные воды характеризуются значениями рН 4,4–1,7. В горнорудном районе Пирамид (оз. Пирамид, шт. Невада, США), отличающегося резко аридным климатом, естественным фоном являются слабощелочные воды (pH 7,7–8,5), од-нако в районе действующих рудников они стали кислыми (рН в среднем 2,3). В Фостерс-Кэмпе, где в 1920–1930 гг. добывались Au-Ag и Cu-Mo руды, отмечены аномально кислые воды с рН 0,1. В одном из старых горнорудных районов Шве-ции, недалеко от Стокгольма, где в 1850–1902 гг. велась добыча меди, старые отвалы являются источниками поступления в водотоки кислых вод, обогащенных металлами (Al, Fe, Cd, Zn и др.); рН вод – в пределах 3,7–6,6 [239]. Процессы активного и непрерывного сернокислотного выветривания, обусловленного раз-работкой медно-колчеданных залежей Среднего Урала, привели к активизации миграции многих тяжелых и редких металлов [143]. В кислых рудничных водах разрабатываемых медноколчеданных месторождений Урала концентрации кад-мия находились в пределах 0,025–177,4 мг/л [140]. При этом в слабокислых суль-фатных рудничных водах он преимущественно присутствовал в виде двухвалент-ного катиона (до 60–88%), доля нейтрального сульфатного комплекса составляла 9,2–31%. В одном из кислых рудничных ручьев, дренирующего старый горно-рудный район, расположенный на о. Англеи (Северный Уэльс), где до конца XIX в. добывали медную руду, концентрации тяжелых металлов достигали колоссаль-ных значений [227]. Даже несмотря на значительное разбавление «фоновыми» притоками, в водах указанного ручья содержалось (по сравнению с местным фо-ном) примерно в 100 раз больше Zn, Cu и Mn. Так, в верховьях ручья и в его устье концентрации Fe в воде соответственно достигали 110000 и 11000 мкг/л; Cu – 10600 и 2850; Mn – 7750 и 2150; Zn – 21700 и 5550 мкг/л. В водах эстуария, при-

149

нимающего сток ручья, также фиксировались высокие концентрации указанных металлов.

Сернокислотный процесс может еще более активизироваться под воздействи-ем пы-легазовыбросов заводов по выплавке металлов, содержащих металлонесу-щие аэрозоли и сернистый газ [50]. В процессе аэрального переноса осуществля-ется окисление сернистого газа до сульфатов и соответствующее подкисление атмосферной влаги, способствующее растворению аэрозолей. Дождевая и осо-бенно туманная влага в районах влияния таких эмиссий представляют собой в разной степени разбавленные растворы серной кислоты, которые активизируют процессы сернокислотного гипергенеза, особенно на отвалах, хвостохранилищах и загрязненных почвах. В условиях техногенеза интенсифицируются процессы внутрипочвенного выветривания, причем воздействие кислотных дождей оказы-вается более сильным, чем природные процессы сернокислотного выветривания, обусловленные обычным литогенезом [7, 51].

Сточные воды обогатительных фабрик и металлургических предприятий, кро-ме рудных и сопутствующих элементов, содержат нефтепродукты и компоненты агентов флотационного обогащения, среди которых известь, сода кальциниро-ванная, сернистый натрий, различные кислоты, цианиды и многие другие соеди-нения (табл. 96–98).

Таблица 96

Химический состав сточных вод меднорудных обогатительных фабрик, мг/л [149]

Компонент Сливы со сгустителей Общий

медного цинкового пиритного сток

Грубодисперсные примеси 124 34 55970 44250

Сухой остаток 1100 2300 2180 1950

Кальций 288 1042 780 684

Хлориды 23 23 85 24

Сульфаты 403 132 268 264

Цианиды общие 3,2 0,7 0,16 0,73

Железо общее 0,3 0,3 0,3 0,35

Медь 2,2 0,1 0,1 0,43

Цинк 1,1 2,6 2,1 2,3

Пиридин 0,02 0,03 – 0,02

Ксантогенаты 2,6 0,3 1,5 1,6

Расход флотореагентов может составлять сотни-тысячи грамм на 1 т перераба-

тываемой руды. В процессе очистки стоков нередко образуются некоторые опас-ные соединения. Так, для разрушения цианидов применяется метод окисления щелочным хлорированием. Это может приводить к образованию очень токсично-го промежуточного продукта – хлорциана, загрязнению сточных вод хлором, неполному окислению комплексных цианидов Fe3+, которые остаются в виде ионов Fe(CN)6

3-, создавая потенциальную угрозу загрязнения окружающей среды цианидами [38].

150

Таблица 97

Химический состав сточных вод свинцово-цинковых фабрик, мг/л [149]

Компонент Сливы со сгустителей Хвосты

флотации Общий сток цинкового свинцового медного пиритного

Грубые примеси 171 151 184 64300 160000–300000 150000–250000 Сухой остаток 747 668 2030 695 754 830 Хлориды 15,6 14,3 – 33,3 32,8 29,1 Сульфаты 168 169 372 440 250 223 Цианиды: свободные в комплексе

1,8 1,6

0,9 4,6

2,6 235

0

2,9

2,4 5,9

5,6 4,4

Cu в комплексе с цианидами

1,2

3,75

192

2,4

4,8

4,7

Zn в комплексе с цианидами

0,5

–

–

0,5

–

8,8

Свинец 1,5 0,43 0,14 0,37 2,7 0,8 Цинк 1,03 0,97 2,25 – 10,1 6,5 Сосновое масло 17,2 25,7 24 – 8 25,2 Фенолы 2,4 2,3 10,4 3,4 4,7 16 Ксантогенаты 0,6 0,3 1,9 0,14 0,48 2,4 Дитиофосфаты 2 0,5 2,5 0,05 1,6 2,3

Таблица 98

Состав сточных вод обогатительных фабрик, мг/л (общий сток до очистки) [148]

Показатель, компонент

Редко-метальные

Вольфрамо-молибденовые

Сурьмяно-ртутные

Оловянные Медные

рН 6,5–8 9–11 8–8,3 5,9–10 11–11,8 Окисляемость 5–200 68–544 85–100 25–180 52–344 Сухой остаток 600–1300 4400–6800 400–900 190–580 1600–2647 Сульфаты 80 93–1000 135–400 3–380 1538–1700 Хлориды 70 21–100 40–60 30–50 144 Фенол 0,003 0,05 0,1–0,3 – – Нефтепродукты 4 29 11–50 1–5 – Ксантогенаты 0,2 0,2–0,5 2,5 1,3 0–2,4 Медь – 0,6 – – 0,7 Свинец – 0,7–1,4 – – 0,5 Цинк – 0,4–320 – – 8,3 Цианиды – 0,4 – – 0 Марганец – 64,5 – – 0 Бериллий – – – – – Фтор – 3,4–23 – – 2,3

Важными источниками загрязнения поверхностного (талого и дождевого) сто-

ка являются пылегазовые выбросы объектов горнодобывающей промышленно-сти. При разработке месторождений в атмосферу могут поступать различные газообразные продукты (метан, оксид углерода, оксиды азота, соединения серы), которые выделяются из горных пород, полезных ископаемых или образуются в ходе технологических процессов (при взрывах, бурении, работе автотранспорта и т. п.). Очень большой объем выбросов при добыче и обогащении руд, а также при

151

транспортировке и выгрузки руды и концентратов приходится на пыль. Объемы рассеиваемых в воздухе пылевых масс даже на горно-обогатительном комбинате средней производительности составляют многие сотни и тысячи тонн в год. На-пример, единовременно при массовых взрывах на крупных карьерах используется 200–1000 т взрывчатого вещества [36, 91]. Объем пылевого облака достигает 20–25 млн. м3. В воздух на высоту 150–250 м поднимается до 150–300 т пыли. По данным [210], в составе пыли, образующейся при бурении шпуров и при взрыв-ных работах на золотых рудниках ЮАР, отмечены высокие концентрации Pb, Zn, Cu, Fe, Mn, Cr, Ti и других элементов. В районах добычи урановых руд фиксиру-ется загрязнение воздуха и прилегающих территорий радиоактивной пылью, воз-никновение которой связывается с распылением руды при ее подъеме на поверх-ность и дефляцией отработанных пород [252]. Следует отметить, что атмосфера многих рудников по добыче цветных и редких металлов отличается повышенной радиоактивностью [159]. Как правило, в процессах измельчения участвует вся масса руд (дробление при обогащении) или руды и вмещающие породы (горно-взрывные работы), поэтому в первом приближении состав образующейся пыли должен отвечать их составу. В то же время избирательное измельчение тех или иных минералов может изменять соотношение между химическими элементами и их соединениями в пыли по сравнению с исходными породами.

Большие объемы обогащенных химическими элементами пылевыбросов обу-словливают существенную нагрузку на окружающую среду и формирование тех-ногенных геохимических аномалий в снежном покрове и почвах. Анализ имею-щихся данных показывает, что в зонах воздействия источников загрязнения в депонирующих загрязнение компонентах (почвах и снеге) всегда образуются геохимические аномалии с четко выраженным градиентом концентрации от цен-тра к периферии. Центральные части аномалий приурочены к источнику выбро-сов. В их пределах уровни содержания элементов в десятки и сотни раз превы-шают фоновые параметры. Размеры этих частей аномалий обычно не превышают первые квадратные километры [123, 124]. Пространственная структура (морфоло-гия) геохимических аномалий (зон загрязнения), формирующихся под влиянием выбросов в атмосферу, относительно проста. Общий контур зоны воздействия определяется гидрометеорологической ситуацией и особенно направлением, ско-ростью и частотой ветров. Зоны наиболее интенсивного воздействия связаны преимущественно со штилевыми условиями и периодами невысоких скоростей ветра. Это и обусловливает центральное положение источника выбросов на пло-щади выявленных геохимических аномалий. В горных условиях морфология аномалий во многом зависит от рельефа. Как правило, участки с наиболее интен-сивным накоплением химических элементов локализованы преимущественно в пределах горнодолинных ландшафтов, в которых расположены источники вы-бросов. Обычно облако интенсивных выпадений практически полностью локали-зуется в долине, на склоне которой расположен карьер, и не выходит, по сути дела, за водораздел [123]. Оно, в частности, целиком накрывало поселок, распо-ложенный в 1–2 км от карьера, где уровни выпадения пыли и рудообразующих металлов примерно в 50 раз выше фона. В продольном профиле вдоль долины зона аномальных выпадений распространялась значительно дальше, и фоновые концентрации металлов наблюдались лишь в 10 км от карьера. Поскольку мощ-ность пылевого выброса карьера была так велика, то в распределении выпадений влияние обогатительной фабрики и отвалов, расположенных соответственно в 1,5

152

и 3 км от карьера, почти не сказалось. Тем не менее все эти объекты четко фикси-ровались по результатам геохимического опробования верхнего горизонта почв.

В исключительных случаях дальность и масштабы воздействия, фиксируемые по химическим изменениям в почвах, могут быть очень значительны. Так, иссле-дования влияния железо-добывающих предприятий и их отходов на почвенный покров, показали, что Cu, Co, Ni, Pb, Zn, Mn и Cr, присутствующие в железных рудах, проникали в почву до глубины 120 см на территории, удаленной на 30 км от источника воздействия [255]. Площадь атмогеохимических аномалий в районе горнопромышленных комбинатов Южного Приморья превышала 40 км2 [65]. В зонах максимальных выпадений на расстоянии до 2 км от источника выбросов выпадало: Pb в 1000–5000 раз, Zn в 100–200, Cu и Ag в 50–100 раз больше фоно-вой нормы. Содержания тяжелых металлов в верхнем горизонте почв возросли в десятки раз выше фона. В окрестностях Салаирского горно-обогатительного ком-бината на площади 45 км2 выявлено интенсивное загрязнение почв свинцом [71]. Исследования Ю.Н. Семенова [131], выполненные в районе хвостохранилища Садонского комбината, показали, что запасы Pb и Zn в верхнем 20 см слое почв на площади 0,35 км2 составляет ~ 45 т и 120 т соответственно. Основными фор-мами нахождения металлов в почвах являются подвижные карбонатные и гидро-ксильные соединения. По данным ЦОМГЭ ИМГРЭ (Г.А. Тимошкин и др.) вблизи старых обогатительных фабрик в почвах, в том числе в пределах прилегающих жилых поселков, формируются интенсивные и достаточно обширные техноген-ные аномалии широкой группы химических элементов (табл. 99).

Таблица 99

Химические элементы в почвах вблизи обогатительной фабрики, Северная Осетия, мг/кг

Эле-мент

Фоновое содержание

Минимально-аномальное содержание

Площадь зоны загрязнения,

км2

Среднее содержание

КС

средний

Макси-мальное

содержание

КС

макси-мальный

Pb 50 160 3,9 1100 22 10000 125 Ag 0,1 0,2 2,5 2,1 21 20 200 Zn 140 350 1,6 3350 24 10000 71 Cu 30 60 1,5 290 10 2000 67 Cd 1 3 1,0 12 12 50 50 Bi 1 3 0,9 8 8 50 50 Co 12 21 0,4 24 2 40 3 Mo 2 4 0,3 8 4 20 10 Sn 5 7 0,3 34 7 40 8 Ba 300 500 0,3 1044 3 2000 7 W 2 5 0,05 11 5 30 15 Sb 10 30 Единичные пробы 50 5 In 1 3 Единичные пробы 5 5 As 50 100 Единичные пробы 200 4

Особо следует отметить, что предприятия по выплавке первичных цветных

металлов, расположенные в рудных районах, являются важным источниками поступления в окружающую среду ртути. Как уже отмечалось, при обогащении руд цветных металлов ртуть переходит в концентраты (цинковый, медный, пи-ритный) и в их составе вовлекается в металлургический передел. Существенное количество ртути концентрируется в отходах обогащения, складируемых в рай-

153

оне обогатительных фабрик. Например, по оценке [189], в 2001 г. на российские предприятия по выплавке цинка, черновой меди, никеля и некоторых других цветных металлов с сырьем в общей сложности поступило более 60 т ртути. При используемых в стране технологических схемах переработки руд и концентратов цветных металлов попутная ртуть не извлекается, что обусловливает ее поступ-ление в окружающую среду, в отходы, промпродукты и некоторую продукцию. В частности, общая эмиссии ртути только в атмосферу российскими предприятия-ми цветной металлургии оценивается примерно в 7,4 т, из которых около 2 т – при производстве цинка, более 1,9 т – при производстве черновой меди на ураль-ских заводах, порядка 3,1 т – выбрасывалось предприятиями ГМК «Норильский никель» (производство меди и никеля из сульфидных медно-никелевых руд) (табл. 100). Значительное количество ртути концентрировалось в шламах серно-кислотного производства цинковых (более 8,4 т) и медных (более 6,1 т) заводов, в свинцовом (4,7 т) и медном (более 0,6 т) кеке, образующемся на заводах по вы-плавке цинка, а также поступало (не менее 10 т в целом по стране) в продукцион-ную (техническую) серную кислоту, получаемую на некоторых отечественных предприятиях цветной металлургии.

Таблица 100

Эмиссия и потери ртути при производстве первичного цинка на российских заводах в 2001 г. [189]

Предприятие

Масса Hg, поступившей с концентра-

тами, т

Распределение ртути, т

в атмо-сферу

шламсерная кислота

в канали-зацию

свин-цовый кек

медный кек

Челябинский цинковый завод 20 1,229 5,4 5 0,1 3 0,4 Электроцинк, Владикавказ 11 0,72 2,97 2,75 0,055 1,65 0,22

В районах горных разработок резко возрастают значения модулей твердого

стока, которые могут превышать фоновые показатели в десятки-сотни раз, что существенно изменяет условия и геохимические последствия аллювиального седиментогенеза в горных реках. Увеличение модуля твердого стока во многом обусловлено перемещением в горнорудных районах огромных масс горных пород (табл. 101), а также значительной интенсификацией эрозионно-денудационных процессов в результате техногенного воздействия.

Таблица 101

Образование и использование горных пород в СССР [139]

Показатель 1980 1985 1990Объем образования пород, млрд. м3/год 1,09 1,32 1,52 Объем использования, млрд. м3/год 0,55 0,61 0,64 Объем использования, % В том числе: Для внутренних отвалов, разрезов и шахтных провалов, млн. м3/год Для строительных целей Для закладки выработок

50,4

533 10,20

4,3

46,1

575 26,305,6

41,9

611 27,805,3

154

Источником осадочного материала и связанных с ним загрязняющих веществ является также поверхностный (талый и дождевой) сток с рудных отвалов, дорог и других объектов, расположенных в пределах горных (земельных) отводов. На-пример, исследования, выполненные в бассейне р. Норт Тау в одном из горно-рудных районов США, показали, что количество взвешенных частиц и других загрязняющих веществ, поступающих за один год от точечных источников, со-ставляли лишь около 5% от их поставки во время одного сильного ливня [220]. В аридных ландшафтах значение имеет атмосферная миграция поллютантов, в том числе эоловая эрозия отвалов и отходохранилищ. Снос твердого материала с отва-лов в бассейне р. Бивер-Крик (шт. Кентукки, США) был определен в 94 т/га/год, а модуль твердого стока этой реки достигал 9 т/га/год, тогда как в природных усло-виях этот показатель составляет 0,09 т/га/год [6]. Мутность воды в р. Катакрик (Канада), дренирующей территорию добычи железных руд, достигала 2100 мг/л на участке протяженностью в 5 км, что обусловило красновато-коричневый цвет речной воды [250]. Модуль стока наносов в северной части Яно-Омолойского междуречья (Куларский горнопромышленный район) с наиболее эрозионноопас-ных водосборов превышал 20000 т/км2 в год [134]. Мутность воды в верховьях ручьев достигала 500–700 кг/м3 и до 13–15 кг/м3 на нижних участках ручьев и в реках. Общий сток техногенных наносов в р. Омолой оценивался в среднем в 1 млн. т, и до 3 млн. т в многоводный год, что составляет 200–600% естественно-го стока наносов. Мутность воды в Омолое достигала во время паводков 0,7 кг/м3 (в естественных условиях она не превышала 0,05–0,15 кг/м3). Аномальный сток наносов привел к трансформации состава руслового и пойменного аллювия и морфологии русла. Во время паводков до 40% стока наносов из области горных работ оседало на пойме и побочнях в русле. Пойменный аллювий в прирусловой зоне стал более крупным и обогатился илистыми частицами. Галечный русловой аллювий заилился на 20% по весу. Поры между частицами аллювия были кольма-тированы илом, что привело к резкому изменению экологических условий для гидробионтов. В одной из рек, принимающей неочищенные и частично очищен-ные сточные воды медных рудников (Папуа-Новая Гвинея), количество взвеси увеличилось с фонового уровня 76 мг/л до 800 мг/л (концентрация меди во взвеси возросла с 90 мк/кг до 1120 мг/кг) [265]. В р. Рингароома (о. Тасмания) с 1870 г. сбрасываются отходы 50 рудников по добыче олова [241]. К настоящему времени в водоток поступило более 40 млн. м3 взвесей, загрязнивших его и обусловивших сложную динамику речного русла на участке протяженностью в 75 км. Макси-мальная мощность слоя аллювиальных отложений (по сути техногенных) достиг-ла 10 м. С.П. Горшков [43] приводит данные о том, что в карьерах в районе от-крытых разработок в бассейне упомянутой выше р. Бивер-Крик, мощность дон-ных отложений (период накопления 4–6 лет) варьировалась от десятков санти-метров до 1 м. Он же приводит сведения об чрезвычайно ускоренной аккумуля-ции наносов на западном склоне хребта Сьерра-Невада, где в 1849–1914 гг. ве-лась интенсивная гидравлическая разработка россыпей. В р. Сакраменто и ее притоки было сброшено более 1,13 км3 твердого материала, что вызвало ускорен-ную аккумуляцию в днищах долин, включая низовья реки. На плесах рек Черни и Оскольца (район КМА) толщина слоя ила, накопившегося ниже сброса шахтных вод, достигала 0,4–0,6 м.

Таким образом, масштабы техногенного воздействия на водные системы в горнорудных районах настолько велики, что всецело определяют их геохимиче-ские особенности. В потенциале любое рудное месторождение представляет со-

155

бой комплексный источник загрязнения окружающей среды, что связано с при-сутствием повышенных концентраций широкой ассоциации химических элемен-тов в добываемых и перерабатываемых рудах, а также в отходах производства, составляющих до 98% извлекаемой горной массы. Основными источниками за-грязняющих веществ являются руды и первичные ореолы, причем пространст-венные размеры последних и количество (масса) заключенных в них химических элементов в большинстве случаев превышают соотвествующие параметры руд-ных тел, вокруг которых они образуются. В освоенных районах главным факто-ром преобразования природной среды являются техногенные процессы, прояв-ляющиеся на стадиях поисков и разведки и интенсифицирующиеся при эксплуа-тации месторождений. Для техногенных миграционных цепей, где распростране-ние поллютантов происходит при образовании отходов, стоков и выбросов, ин-тенсивность загрязнения (степень экологической опасности) во многом определя-ется типом месторождения, его минералого-геохимическими особенностями, связана с принятой системой добычи, обогащения и переработки минерального сырья и во многом обусловлена объемами и составом извлекаемых горных пород и руд, качеством очистки сточных вод, промышленных выбросов, способами обра-ботки и особенностями хранения отходов, а также зависит от характеристик мест-ных ландшафтов. На ранних стадиях освоения месторождения состав химического загрязнения в целом соответствует геохимической специализации территории. По мере увеличения степени освоения месторождения интенсивность техногенного воздействия увеличивается, а качественный состав загрязнения может резко ме-няться (нередко за счет наиболее интенсивного концентрирования попутных ком-понентов руд). Наиболее экологически опасными являются промышленно-генетические типы месторождений, разработка которых приводит к резкому увели-чению мощности зоны гипергенеза и изменению условий миграции поллютантов. В образовании техногенных геохимических аномалий важную роль играют пылевые выбросы в атмосферу, отвалы горных пород и хвостохранилища, определяющие состав поверхностного (талого и дождевого) стока с территории горнорудных рай-онов. Формирующиеся в горнорудных районах зоны техногенного загрязнения отличаются высокой устойчивостью; их негативное воздействие сказывается мно-гие десятки лет после прекращения функционирования предприятий.

Заключение

Формирование водного стока в техногенных ландшафтах определяется их гид-рологическими особенностями, являющимися отражением специфики водного баланса территорий, в свою очередь обусловленной климатическими факторами, своеобразием условий формирования и режима поверхностного, грунтового и подземного стока, а также масштабами водопотребления и отведения различных сточных вод. Важнейшей особенностью таких районов является вовлечение во влагооборот на сравнительно небольших территориях значительных объемов воды, которая, после ее использования на хозяйственные нужды города, приобре-тает иные физико-химические свойства, содержит огромные массы осадочного материала и, как правило, сбрасывается в гидрографическую сеть. Техногенное поступление химических веществ и осадочного материала в поверхностные водо-токи нередко существенно превышает природную поставку, характерную для данной ландшафтной зоны.

В городских ландшафтах и промышленно-урбанизированных районах сущест-вуют две группы источников загрязнения, определяющих основные способы по-

156

ставки поллютантов в реки. Первую группу составляют точечные источники, осуществляющие сброс сточных вод в водотоки по системам канализации (кана-лизационный сток). В большинстве городов и промышленно-урбанизированных районов основным источником являются общегородские очистные сооружения, принимающие бытовые и производственные сточные воды, которые после очист-ки сбрасываются в водные объекты (общегородской канализационный сток). Оп-ределенное количество сточных вод непосредственно поступает в водотоки с заводских локальных очистных сооружений (локальный канализационный сток). Вторая группа объединяет так называемые неточечные (площадные) источники загрязнения: сток с освоенных территории талых, дождевых и поливомоечных вод, внутрипочвенный сток и грунтовый сток (поверхностный сток с городских и промышленно-урбанизированных территорий). Качественные и количественные характеристики канализационного стока зависят от размеров города (численности населения), особенностей его промышленной инфраструктуры, используемых систем сбора, очистки и отведения образующихся в его пределах сточных вод. Качественные и количественные параметры поверхностного стока в существен-ной мере определяются гидрологическими особенностями города, его размерами, благоустроенностью, а также зависят от интенсивности поступления загрязняю-щих веществ на подстилающую поверхность и ее характеристик, в свою очередь обусловливаемых степенью очистки промышленных выбросов и существующими системами сбора промышленных и бытовых отходов, уборки городских террито-рий. В некоторых городах определенное значение имеют снегосплав, разгрузка в водотоки загрязненных подземных вод и водный транспорт. Непосредственная поставка загрязняющих веществ в реки с атмосферными выпадениями несущест-венна, но она играет важную роль в формировании качественного состава по-верхностного стока.

Современное сельскохозяйственное производство является источником по-ставки в поверхностные водотоки довольно обширной группы поллютантов, включающей различные химические элементы (тяжелые металлы, редкие и рас-сеянные элементы, микроэлементы) и их соединения, органические вещества, биогенные элементы, главные ионы. В общем случае качественный состав основ-ных потоков загрязняющих веществ в агроландшафтах разнообразен. Наиболее важными с рассматриваемой точки зрения является массовое применение в агро-ландшафтах минеральных удобрений, особенно фосфорных. Воздействие живот-новодства и использование нестандартных агромелиорантов характеризуется выраженным локальным характером, но, как правило, проявляется в формирова-нии в реках достаточно интенсивных по уровням содержания поллютантов зон загрязнения. В любом случае химические элементы, присутствующие в жидкой и твердой части таких потоков, в конечном счете поступают в водотоки и накапли-ваются в донных отложениях. К известной для агроландшафтов группе загряз-няющих веществ (соединения азота и фосфора, пестициды, хлориды, натрий, марганец, медь, цинк, кадмий) следует добавить такие элементы, как серебро, ртуть, селен, мышьяк, олово, молибден, скандий.

Масштабы техногенного воздействия на водные системы в горнорудных рай-онах настолько велики, что всецело определяют их геохимические особенности. В потенциале любое, особенно рудное, месторождение представляет собой ком-плексный источник загрязнения окружающей среды, что связано с присутствием повышенных концентраций широкой ассоциации химических элементов в добы-ваемых и перерабатываемых рудах и в отходах производства, составляющих до

157

98% извлекаемой горной массы. Основными первичными источниками загряз-няющих веществ являются руды и первичные ореолы, причем пространственные размеры последних и количество (масса) заключенных в них химических элемен-тов в большинстве случаев превышают параметры рудных тел, вокруг которых они образуются. В освоенных районах главным фактором преобразования при-родной среды являются техногенные процессы, проявляющиеся уже на стадиях поисков и разведки и интенсифицирующиеся при эксплуатации месторождений. Для техногенных миграционных цепей, где распространение поллютантов проис-ходит при образовании отходов, стоков и выбросов, интенсивность загрязнения (степень экологической опасности) во многом определяется типом месторожде-ния, его минералого-геохимическими особенностями, связана с принятой систе-мой добычи, обогащения и переработки минерального сырья и во многом обу-словлена объемами и составом извлекаемых горных пород и руд, качеством очи-стки сточных вод, промышленных выбросов, способами обработки и особенно-стями хранения твердых отходов, а также зависит от характеристик местных ландшафтов. На ранних стадиях освоения месторождения состав химического загрязнения в целом соответствует геохимической специализации территории. По мере увеличения степени освоения месторождения интенсивность техногенного воздействия увеличивается, а качественный состав загрязнения может резко ме-няться. Наиболее экологически опасными являются промышленно-генетические типы месторождений, разработка которых приводит к резкому увеличению мощ-ности зоны гипергенеза и изменению условий миграции загрязняющих веществ. В образовании техногенных геохимических аномалий существенную роль играют пылевые выбросы в атмосферу, отвалы горных пород и хвостохранилища, опре-деляющие состав поверхностного (талого и дождевого) стока с территории гор-норудных районов. Формирующиеся в горнорудных районах зоны техногенного загрязнения отличаются чрезвычайно высокой устойчивостью; их негативное воздействие сказывается многие десятки лет после прекращения функционирова-ния предприятий.

Литература

1. Авдонин В.Н. Техногенное окисление сульфидов Красногвардейского ме-сторождения на Урале // Материалы по минералогии месторождений Урала. – Свердловск: УНЦ АН СССР, 1984, с. 63–69.

2. Авессаломова И.А. Геохимическая оценка состояния среды города в сфере воздействия горно-металлургического производства // Ученые записки Тартуско-го ун-та, 1985, № 704, с. 50–55.

3. Александровская З.И., Кузменкова А.М., Гуляев Н.Ф., Крхамбаров Я.Н. Са-нитарная очистка городов от твердых бытовых отходов. – М.: Стройиздат, 1977. – 320 с.

4. Алексинская Л.Н., Арцимович П.М., Кочнев А.С. и др. Комплексная оценка эффективности работы очистных сооружений поверхностного стока крупного города // Исследование окружающей среды геохимическими методами. – М.: ИМГРЭ, 1982, с. 57–68.

5. Анспок П.И. Микроудобрения. – Л.: Агропромиздат, 1990. – 272 с. 6. Антропогенные изменения земельных ресурсов зарубежных стран. – М.:

ВИНИТИ, 1981. – 180 с. 7. Аржанова В.С., Елпатьевский П.В. Геохимия ландшафтов и техногенез. –

М.: Наука, 1990. – 198 с.

158

8. Аржанова В.С., Елпатьевский П.В. Горнопромышленный техногенез как фактор трансформации гидрохимии природных вод // Эколого-геохимические исследования в районах интенсивного техногенного воздействия. – М.: ИМГРЭ, 1990, с. 21–32.

9. Ачкасов А.И. Распределение микроэлементов в агроландшафтах Московской области: Автореф. дис. ... канд. географ. наук. – М., 1987. – 25 с.

10. Баранов Э.Н. Эндогенные геохимические ореолы колчеданных месторож-дений. – М.: Наука, 1987. – 296 с.

11. Башаркевич И.Л., Ефимова Р.И. Влияние городских свалок на загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами // Эколого-геохимический анализ тех-ногенного загрязнения. – М.:ИМГРЭ, 1992, с. 137–151.

12. Биогеохимические основы экологического нормирования. – М.: Наука, 1993. – 304 с.

13. Блисковский В.З. Геохимия и особенности концентрации элементов приме-сей в фосфоритах: Автореф. дис. … канд. г.-м. наук. – М., 1969. – 24 с.

14. Боброва Л.В., Кондрашова О.В., Федорчук Н.В. Экономика геологоразве-дочных работ на ртуть, сурьму и висмут. – М.: Недра, 1990. – 156 с.

15. Боровков В.С. Русловые процессы и динамика речных потоков на урбани-зированных территориях. – Л.: Гидрометеоиздат, 1989. – 286 с.

16. Бортникова С.Б., Айриянц А.А., Лазарева Е.В. Геохимия и минералогия техногенных месторождений Салаирского ГОКа // IV Объединенный Междунар. симп. по проблемам прикладной геохимии, посв. памяти акад. Л.В. Таусона. Те-зисы. Т. 2. – Иркутск, 1994, с. 31–32.

17. Бримблкумб П. Состав и химия атмосферы: Пер. с англ. – М.: Мир, 1988. – 352 с.

18. Буренков Э.К., Янин Е.П., Кижапкин С.А. и др. Эколого-геохимическая оценка состояния окружающей среды г. Саранска. – М.: ИМГРЭ, 1993. – 115 с.

19. Буриков Е.В., Сечевица А.М. Ртуть в медно-колчеданных месторождениях // Разведка и охрана недр, 1976, № 9, с. 7–9.

20. Бучинский В.Е., Соболева И.М., Пельтихин А.С. Характеристика атмосфер-ных осадков, поверхностного стока и меры по охране водоемов Донбасса // Охра-на и рациональное использование природы Донбасса. – Л.: ГО СССР, 1976, с. 41–49.

21. Бушев А.Г., Гаврилов А.И., Поленов Ю.А., Черкашина Н.А. Токсичные ор-ганические соединения в пегматитовом сырье // Разведка и охрана недр, 1994, № 2, с. 35–37.

22. Бушев А.Г., Кузьмин В.И. Токсичные органические соединения в мине-ральном сырье // Междунар. симп. по прикл. геохимии стран СНГ, 29–31 октября 1997, Москва, Россия. Тез. докл. – М.: ИМГРЭ, 1997, с. 211.

23. Бушев А.Г., Кузьмин В.И., Пеньков В.Ф. Органические токсиканты в минера-лах пегматитов и их воздействие на окружающую среду // Минералогические ис-следования в решении экологических проблем. – М.: ИГЕМ РАН, 1998, с. 43–49.

24. Бушев А.Г., Машковцев Г.А., Хитаров Д.Н. и др. Причины токсикоза на пегматитовых и кварцево-жильных месторождениях и оценка токсичности пород // Геология месторождений редких и редкоземельных металлов. – М.: ВИМС, 1991, вып. 128, с. 95–101.

25. Бушинский Г.И. Апатит, фосфорит, вивианит. – М.: Изд-во АН СССР, 1952. – 90 с.

159

26. Васильев В.А., Филиппова Н.В. Справочник по органическим удобрениям. – М.: Росагропромиздат, 1988. – 255 с.

27. Вернадский В.И. Геохимия марганца в связи с учением о полезных иско-паемых // Труды Конференции по генезису руд железа, марганца и алюминия. – М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1937, с. 229–246.

28. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. – М.: Изд-во АН СССР, 1957. – 161 с.

29. Виноградов А.П. Среднее содержание химических элементов в главных ти-пах изверженных горных пород земной коры // Геохимия, 1962, № 7, с. 565–571.

30. Волох А.А. Оценка уровня загрязнения атмосферного воздуха территорий хозяйственного освоения: Автореф. дис. … канд. геол.-мин. наук. – М., 1992. – 22 с.

31. Волох А.А., Ревич Б.А. Особенности микроэлементного состава атмосфер-ного воздуха в зоне влияния различных типов производств // Эколого-геохимические исследования в районах интенсивного техногенного воздействия. – М.: ИМГРЭ, 1990, с. 128–133.

32. Волощенко О.И., Вашкулат Н.П., Чегринец Г.Я. и др. Гигиеническая оцен-ка суперфосфатов, изготовленных на основе алжирских фосфоритов // Гигиена и санитария, 1999, № 5, с. 18–20.

33. Галицкая И.В., Кашина Л.И., Сает Ю.Е., Янин Е.П. Влияние сельскохозяй-ственной и коммунально-бытовой деятельности на состояние водных систем в районе месторождений углекислых минеральных вод // Эколого-геохимический анализ техногенного загрязнения. – М.: ИМГРЭ, 1992, с. 42–49.

34. Гапонцев Г.П., Кутлиахметов А.Н. Вопросы промышленного и бытового загрязнения ртутью городов Урала // IV Объединенный Междунар. симп. по про-блемам прикладной геохимии, посв. памяти акад. Л.В. Таусона, 7–10 сентября 1994 г., Иркутск, Россия. Тезисы. – Иркутск, 1994, с. 38–39.

35. Гапонюк Э.И., Бобовникова Ц.И., Кремленкова Н.П. Фосфорные удобрения как возможный источник химического загрязнения почв // Химия в сельском хо-зяйстве, 1982, № 12, с. 40–42.

36. Геология и окружающая среда: Международное руководство в трех томах: Т. 2: Добыча полезных ископаемых и геологическая среда. – М.: Внешторгиздат, 1990. – 260 с.

37. Геохимия полициклических ароматических углеводородов в горных поро-дах и почвах. – М.: Изд-во МГУ, 1996. – 192 с.

38. Герцева Н.С. Обработка цианидсодержащих стоков. // Экспресс-информация. Охрана окружающей среды на предприятиях цветной металлургии. Вып. 7. – М.: ЦИИЭИ, 1983. – 7 с.

39. Глазовский Н.Ф. Геохимические проблемы мелиорации // Почвоведение, 1986, № 12, с. 18–23.

40. Глазовский Н.Ф. Эколого-геохимические проблемы орошаемого земледе-лия // Достижения и перспективы, 1987, № 57, с. 56–66.

41. Глазовский Н.Ф., Злобина А.И., Учватов В.П. Химический состав снежного покрова некоторых районов Верхнеокского бассейна. // Региональный экологиче-ский мониторинг. – М.: Наука, 1983, с. 67–86.

42. Гольдберг В.М., Газда С. Гидрогеологические основы охраны подземных вод от загрязнения. – М.: Недра, 1984. – 262 с.

43. Горшков С.П. Концептуальные основы геоэкологии. – Смоленск: Изд-во СГУ, 1998. – 448 с.

160

44. Грабовников В.А., Рубейкин В.З., Самсонов В.Г., Самсонова Л.М. Формиро-вание и строение ореолов рассеяния вещества в подземных водах. – М.: Недра, 1977. – 136 с.

45. Грибанова Л.П., Гудкова В.Н., Корнеева В.М. Геоэкологические исследова-ния, мониторинг и проектирование рекультивации Щербинского полигона твер-дых бытовых и промышленных отходов Московской области // Геологический вестник Центральных районов России, 1998, № 2–3, с. 73–76.

46. Григорян С.В. Первичные геохимические ореолы при поисках и разведки рудных месторождений. – М.: Недра, 1987. – 408 с.

47. Григорян С.В., Морозов В.И. Вторичные литохимические ореолы при поис-ках скрытого оруденения. – М.: Наука, 1985. – 238 с.

48. Дачковская В.А., Гришин Н.Н., Корнеева И.А. и др. Вопросы влияния твер-дой фазы поверхностного стока г. Москвы на качество воды московских рек // Экологические исследования в г. Москве и Московской области. Состояние вод-ных систем. – М.: ИНИОН РАН, 1992, с. 85–94.

49. Дикаревский В.С., Курганов А.М., Нечаев А.П., Алексеев М.И. Отведение и очистка поверхностных сточных вод. – Л.: Стройиздат, 1990. – 224 с.

50. Елпатьевский П.В. Геохимия миграционных потоков в природных и при-родно-техногенных геосистемах. – М.: Наука, 1993. – 253 с.

51. Елпатьевский П.В., Аржанова В.С. Воздействие горнорудных предприятий на гидрохимию природных вод в Приморье // Гидрогеологические аспекты в эко-логии: Сб. докл. 1-й Всес. науч.-техн. конф. «Геоэкология: проблемы и решения», Москва, апрель, 1990. – М.: ВСЕГИНГЕО, 1991, с. 146–154.

52. Емлин Э.Ф. Техногенез колчеданных месторождений Урала. – Свердловск: Изд-во Уральского ун-та, 1991. – 256 с.

53. Емлин Э.Ф., Конюхова Н.П., Ипатов В.Ю. Геохимические аспекты процес-са урбанизации на Урале. – Свердловск: НТО Горное, 1988. – 55 с.

54. Жежель Н.Г. О загрязнении дренажных вод минеральными удобрениями // Гидротехника и мелиорация, 1975, № 5, с. 105–107.

55. Защита атмосферы от промышленных загрязнений: Справ. изд.: В 2-х ч. Ч. 1: Пер. с англ. – М.: Металлургия, 1988. – 760 с.

56. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. – Новосибирск: Наука, 1991. – 151 с.

57. Использование сточных вод для орошения земель. – М.: Колос, 1983. – 167 с. 58. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях:

Пер. с англ. – М.: Мир, 1989. – 439 с. 59. Казак В.Г., Ангелов А.И. Эколого-геохимическая оценка фосфатного сырья

// Тр. НИУИФБ, 1994, вып. 263, с. 109–118. 60. Казак В.Г., Ангелов А.И. Оценка содержания экологически контролируе-

мых примесей в фосфатном сырье и фосфорсодержащих удобрениях // Химиче-ская промышленность, 1999, № 11, с. 700–707.

61. Касатиков В.А. Влияние осадков городских сточных вод на микроэле-ментный состав почвы // Почвоведение, 1991, № 9, с. 41–49.

62. Касатиков В.А., Руник В.Е., Касатикова С.М., Шабардина Н.П. Влияние осадков городских сточных вод на микроэлементный состав дерново-подзолистой супесчаной почвы // Агрохимия, 1992, № 4, с. 85–89.

63. Касимов Н.С. Экогеохимия ландшафтов. – М.: ИП Филимонов М.В., 2013. – 208 с.

161

64. Касимов Н.С., Власов Д.В., Кошелева Н.Е., Никифорова Е.М. Геохимия ландшафтов Восточной Москвы. – М.: АПР, 2016. – 276 с.

65. Качур А.Н., Скирина И.Ф. и др. Накопление тяжелых металлов в картофеле и лишайниках в условиях техногенных аномалий // 9-я Всес. конф. по проблемам микроэлементов в биологии. – Кишинев: Штиинца, 1981, с. 28–29.

66. Кашина Л.И., Янин Е.П. Природно-техногенная гиперфторовая биогеохи-мическая провинция в центральных районах Мордовии (формирование, геохими-ческие особенности, экологические последствия) // Техногенез и биогеохимиче-ская эволюция таксонов биосферы (Тр. Биогеохим. лаб., т. 24). – М.: Наука, 2003, с. 157–173.

67. Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова. – М.: Наука, 1985. – 261 с. 68. Колотов Б.А. Гидрогеохимия рудных месторождений. – М.: Недра, 1992. –

234 с. 69. Колотов Б.А. Прогноз экологической опасности при разработке рудных

месторождений // Экология и экономика природопользования. Тез. докл. науч.-прак. конф. – М., 1995, с. 67–68.

70. Колотов Б.А., Крайнов С.Р., Рубейкин В.З. и др. Основы гидрогеохимиче-ских поисков рудных месторождений. – М.: Недра, 1983. – 199 с.

71. Колотов Б.А., Янин Е.П., Калугин Д.Е. Проблемы геоэкологии рудных рай-онов в зонах взаимодействия литосферы и гидросферы // CD-ROM: Всерос. съезд геологов и науч.-прак. Геологическая конференция «Геологическая служба и ми-нерально-сырьевая база России на пороге XXI века. Тез. докл. Кн. 4. – СПб.: ВСЕГЕИ, 2000, с. 330–331.

72. Коплан-Дикс И.С., Назаров Г.В., Кузнецов В.К. Роль минеральных удобре-ний в эвтрофировании вод суши. – Л.: Наука, 1985. – 181 с.

73. Крайнов С.Р., Закутин В.П. Загрязнение подземных вод в сельскохозяйст-венных регионах. – М.: Геоинформмарк, 1993. – 86 с.

74. Красильников А.П. Справочник по антисептике. – Минск: Выш. школа, 1995. – 367 с.

75. Крикунов Е.А., Лобырев Ф.С., Бурминский В.А. и др. Оценка состояния их-тиофауны реки Москвы в зоне влияния станций аэрации // Вода и экология. Про-блемы и решения, 2005, № 2, с. 42–52.

76. Криночкин Л.А., Тюленева В.М., Голева Р.В. Признаки техногенного загряз-нения потоков рассеяния Рудного Алтая // Геоэкологические исследования и ох-рана недр. – М.: Геоинформмарк, 1994, вып. 1, с. 39–54.

77. Критерии санитарно-гигиенического состояния окружающей среды. Вып. 1. Ртуть: Пер. с англ. – Женева: ВОЗ; Москва: Медицина, 1979. – 149 с.

78. Крупные животноводческие комплексы и окружающая среда. – М.: Меди-цина, 1980. – 255 с.

79. Кузнецов В.А., Жуховицкая А.Л., Шимко Г.А., Каган Л.М. Формы микро-элементов в почвах, орошаемых животноводческими стоками // Доклады АН БССР, 1991, 35, № 1, с. 76–79.

80. Куприянов В.В. Гидрологические аспекты урбанизации. – Л.: Гидрометео-издат, 1977. – 180 с.

81. Лёр Р. Переработка и использование сельскохозяйственных отходов: Пер. с англ. – М.: Колос, 1979. – 415 с.

82. Львович М.И. Вода и жизнь: водные ресурсы, их преобразование и охрана. – М.: Мысль, 1986. – 254 с.

162

83. Львович М.И., Черногаева Г.М. Преобразование водного баланса террито-рии г. Москвы // Изв. АН СССР, сер. географ., 1976, № 3, с. 52–60.

84. Малые реки (Вопросы географии, сб. 118). – М.: Мысль, 1981. – 223 с. 85. Мелентьев Г.Б. Инновационный потенциал техногенных ресурсов России и

роль технологической геохимии в их изучении и оценке перспектив комплексно-го промышленного использования // Технологическая минералогия природных и техногенных месторождений. Сб. статей IX семинара по технологической мине-ралогии. – Петрозаводск: КНЦ РАН, 2015, с. 8–30.

86. Мельник И.А., Карпец И.П. Биогумус на приусадебном участке // Химиза-ция сельского хозяйства, 1991, № 4, с. 91–96.

87. Методические рекомендации по литохимическим методам поисков рудных месторождений по вторичным ореолам рассеяния. – М.: ИМГРЭ, 1993. – 191 с.

88. Методические рекомендации по литохимическим методам поисков рудных месторождений по потокам рассеяния. – М.: ИМГРЭ, 1992. – 164 с.

89. Минеральные ресурсы мира на начало 1997 года. – М.: ГНПП «Аэрогеоло-гия», 1998. – 738 с.

90. Молоков М.В., Шифрин В.Н. Очистка поверхностного стока с территорий городов и промышленных площадок. – М.: Стройиздат, 1977. – 104 с.

91. Мосинец В.Н., Грязнов М.В. Горные работы и окружающая среда. – М.: Не-дра, 1978. – 192 с.

92. Мустафин С.К., Минигазимов Н.С., Зайнуллин Х.Н. и др. Проблемы ртут-ной безопасности Южного Урала // Экологические проблемы промышленных зон Урала. Т. 1. – Магнитогорск: МГМА, 1998, с. 148–154.

93. Назаров А.Г. Геохимия высокогорных ландшафтов. – М.: Наука, 1974. – 198 с.

94. Нечаев А.П. Поверхностный сток: проблемы и пути их решения // Водо-снабжение и санитарная техника, 1992, № 6, с. 2–4.

95. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных: Справ. по-собие. – М.: Агропромиздат, 1986. – 352 с.

96. Овчинников Л.Н. Прикладная геохимия. – М.: Недра, 1990. – 247 с. 97. Онищенко Т.Л., Киселева Е.С., Горбунов А.В. Биогеохимическая оценка

воздействия минеральных удобрений // Биогеохимические методы при изучении окружающей среды. – М.: ИМГРЭ, 1989, с. 85–105.

98. Онищенко Т.Л., Ревич Б.А. Геохимические принципы экологической экс-пертизы проектирования промышленных объектов // Эколого-геохимические исследования в районах интенсивного техногенного воздействия. – М.: ИМГРЭ, 1990, с. 118–123.

99. Онищенко Т.Л., Сает Ю.Е., Смирнова Р.С., Трефилова Н.Я. Загрязнение сельскохозяйственных почв в связи с антропогенным воздействием // Новые об-ласти применения геохимических методов. – М.: ИМГРЭ, 1981, с. 3–7.

100. Папина Т.С. Эколого-аналитическое исследование распределения тяже-лых металлов в водных экосистемах бассейна р. Обь: Автореф. дис. … док. хим. наук. – Москва, 2004. – 42 с.

101. Перельман А.И. Геохимия. – М.: Высшая школа, 1989. – 528 с. 102. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. – М.: Астрея-2000,

1999. – 768 с. 103. Перельман А.И., Мырлян Н.Ф., Бургеля Н.К. Техногенная медь в ланд-

шафтах Молдавии // ДАН СССР, 1980, 251, № 3, с. 696–699. 104. Пестициды: Справочник. – М.: Агропромиздат, 1992. – 368 с.

163

105. Петров Н.А., Хрисанов О.П., Артемьев Ю.А. Исследование загрязненно-сти и очистки вод поверхностного стока в условиях г. Москвы // Пути повышения эффективности охраны водоемов и источников водоснабжения. – М.: Гидроме-теоиздат, 1982, с. 39–41.

106. Пиковский Ю.И. Природные и техногенные потоки углеводородов в ок-ружающей среде. – М.: Изд-во МГУ, 1993. – 208 с.

107 Поливанов В.С., Иванова А.И., Вавилова Г.В. Особенности геохимического функционирования геосистем в связи с техногенезом // Вопросы географии, 1977, сб. 106, с. 97–104.

108. Поликарпочкин В.В. Вторичные ореолы и потоки рассеяния. – Новоси-бирск, 1976. – 407 с.

109. Постникова В.П., Яхонтова Л.К. Минералогия зоны гипергенеза олово-рудных месторождений Комсомольского района. – Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1984. – 124 с.

110. Приваленко В.В. Геохимическая оценка экологической ситуации в г. Рос-тове-на-Дону. – Ростов-на-Дону: МГП «Геоинформ», 1993. – 167 с.

111. Проблемы геолого-экономической оптимизации сети наблюдений при геохимических работах. – М.: ИМГРЭ, 1994. – 148 с.

112. Путилина В.С., Галицкая И.В., Юганова Т.И. Влияние органического ве-щества на миграцию тяжелых металлов на участках складирования твердых бы-товых отходов. – Новосибирск: Изд-во ГПНТБ СО РАН, 2005. – 100 с.

113. Пхалагова Д.М. Формирование химического состава высокогорных рек Центрального Кавказа. – Орджоникидзе: Северо-Осетинское кн. изд-во, 1957. – 115 с.

114. Рабинович И.З. Загрязнение почв Молдавии медью // Мелиорация и хими-зация земледелия Молдавии. Тез. докл. респ. конф., 11–12 июля, 1988. Ч. 2. – Ки-шинев, 1988, с. 45–46.

115. Россия: речные бассейны. – Екатеринбург: Аэрокосмоэкология, 1999. – 520 с.

116. Рыжов Ю.В. Эрозионно-аккумулятивные процессы в бассейнах малых рек юга Восточной Сибири // География и природные ресурсы, 2009, № 3, с. 94–101.

117. Рэуце К., Кырстя С. Борьба с загрязнением почвы: Пер. с румын. – М.: Агропромиздат, 1986. – 221 с.

118. Сает Ю.Е. Вторичные геохимические ореолы при поисках рудных место-рождений. – М.: Наука, 1982. – 168 с.

119. Сает Ю.Е. Антропогенные геохимические аномалии (особенности, мето-дика изучения и экологическое значение): Автореф. дис. ... док. геол.-мин. наук. – М.: ИМГРЭ, 1982. – 53 с.

120. Сает Ю.Е. Геохимическая оценка техногенной нагрузки на окружаю-щую среду // Геохимия ландшафтов и география почв. – М.: Изд-во МГУ, 1982, с. 84–100.

121. Сает Ю.Е. Методические основы эколого-геохимических исследований при геологоразведочных работах // Разведка и охрана недр, 1986, № 5, с. 35–39.

122. Сает Ю.Е., Башаркевич И.Л., Ревич Б.А. Методические рекомендации по геохимической оценке источников загрязнения окружающей среды. – М.: ИМ-ГРЭ, 1982. – 66 с.

123. Сает Ю.Е., Онищенко Т.Л., Янин Е.П. Методические рекомендации по геохимическим исследованиям для оценки воздействия на окружающую среду проектируемых горнодобывающих предприятий. – М.: ИМГРЭ, 1986. – 99 с.

164

124. Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. и др. Геохимия окружающей среды. – М.: Недра, 1990. – 335 с.

125. Сает Ю.Е., Янин Е.П., Алексинская Л.Н. Геохимические критерии разли-чия рудных и антропогенных потоков рассеяния в поверхностных водотоках // Гидрогеохимические методы поисков рудных месторождений и прогноза земле-трясений (Мат-лы Второго междунар. симп. «Методы прикладной геохимии»). – Новосибирск: Наука, 1983, с. 87–95.

126. Самаев С.Б. Оценка эколого-геохимического состояния зон с высокой ан-тропогенной нагрузкой (Московский регион): Автореф. дис. … канд. геол.-мин. наук. – М., 2004. – 25 с.

127. Сауков А.А. Геохимия. – М.: Наука, 1975. – 480 с. 128. Сафронов Н.И. Основы геохимических методов поисков рудных место-

рождений. – Л.: Недра, 1971. – 216 с. 129. Сахарова М.С., Китаенко А.Э., Кривицкая Н.Н. и др. Формы нахождения

и особенности накопления токсичных элементов в золото-серебряных рудах Се-веро-Востока России // Минералогические исследования в решении экологиче-ских проблем. – Москва: ИГЕМ РАН, 1998, с. 61–72.

130. Сельскохозяйственный энциклопедический словарь. – М.: Сов. энцикло-педия, 1989. – 656 с.

131. Семенов Ю.Н. Геохимические методы при изучении техногенных анома-лий в районах хвостохранилищ свинцово-цинкового комбината (на примере Гор-ной Осетии) // IY-й Объединенный Междунар. симп. по проблемам прикладной геохимии, посв. памяти акад. Л.В. Таусона. Тезисы. Т. 2. – Иркутск, 1994, с. 91–92.

132. Серова В.В. Минералогия эоловой и водной взвеси Индийского океана. – М.: Наука, 1988. – 176 с.

133. Сидорчук А.Ю. Эрозионно-аккумулятивные процессы на Русской равнине и проблемы заиления малых рек // Труды Академии водохозяйственных наук. Вып. 1. «Водохозяйственные проблемы русловедения». – М., 1995, с. 74–83.

134. Сидорчук А.Ю. Сток техногенных наносов в бассейне р. Омолоя (Север-ная Якутия) и разрушение речных экосистем // 3-я Междунар. конф. «Освоение Севера и проблемы рекультивации». Тез. докл. С.-Петербург, 28–31 Мая 1996. – Сыктывкар, 1996, с. 175–176.

135. Ситников В.К. Системный подход к оценке структурных изменений вод-ного баланса в результате урбанизации и промышленного производства на юге Приморского края // Гидрологические аспекты урбанизации. – М,: МФ ГО СССР, 1978, с. 25–27.

136. Смирнов А.И. Вещественный состав и условия формирования основных типов фосфоритов. – М.: Недра, 1972. – 196 с.

137. Снакин В.В., Присяжная А.А., Рухович О.В. Состав жидкой фазы почв. – М.: РЭФИА, 1997. – 325 с.

138. Соколов А.С., Краснов А.А. Экологические проблемы оценки фосфатных руд // Геологический вестник центральных районов России, 1998, № 2-3, с. 63–72.

139. Спичак Ю.Н., Ткачев В.А., Кипко А.Э. Охрана окружающей среды и ра-циональное использование месторождений полезных ископаемых. – М.: Недра, 1993. – 170 с.

140. Табаксблат Л.С. Кадмий в рудничных водосбросах медноколчеданных месторождений // Изв. вузов. Геол. и разведка, 1988, № 2, с. 79–83.

165

141. Табаксблат Л.С. О специфике загрязнения окружающей среды в горно-рудных районах // Рациональное использование недр и охрана окружающей сре-ды. – СПб.: Горный институт, 1992, с. 93–97.

142. Табаксблат Л.С., Рапопорт А.М. Эколого-экономическая оценка сброса рудничных вод в окружающую среду горнорудного района // Рациональное ис-пользование недр и охрана окружающей среды. – Л.: ЛГИ, 1990, с. 113–117.

143. Табаксблат Л.С., Умаров М.У. Содержание металлов в рудничных водо-сбросах как источника преобразования окружающей среды горнорудных районов // Водные ресурсы, 1991, № 2, с. 158–167.

144. Тарашкявичус Р.М. Техногенные геохимические потоки промышленного города (на примере Вильнюса): Автореф. дис. … канд. геол.-мин. наук. – Минск, 1992. – 22 с.

145. Теплякова С.В. Экологические последствия применения удобрений // Дальневосточная региональная конф. молодых ученых «Фундаментальные про-блемы охраны окружающей среды», Владивосток, 9–10 декабря, 1997: Тез. докл. Кн. 2. – Владивосток, 1997, с. 89–93.

146. Требования к геохимическим работам при ГСР-50 с общими поисками. – М.: ИМГРЭ, 1990. – 128 с.

147. Трефилова Н.Я., Ачкасов А.И. Биогеохимические последствия применения органических удобрений // Биогеохимические методы при изучении окружающей среды. – М.: ИМГРЭ, 1989, с. 44–53.

148. Трофимович Е.М., Гурвич С.М. Охрана водных объектов при добыче и обогащении руд и углей. – М.: Недра, 1985. – 192 с.

149. Тютюнова Ф.И., Пантелеев И.Я., Пантелеева Т.И. и др. Прогноз качества подземных вод в связи с их охраной от загрязнения. – М.: Наука, 1978. – 208 с.

150. Укрупненные нормы водопотребления и водоотведения для различных отраслей промышленности. – М.: Стройиздат, 1978. – 590 с.

151. Федорчук В.П. Геология ртути. – М.: Недра, 1983. – 270 с. 152. Федорчук В.П., Минцер Э.Ф. Геологический справочник по ртути, сурьме,

висмуту. – М.: Недра, 1990. – 215 с. 153. Фекличев В.Г. Принципы типизации горнорудных и сопутствующих про-

из-водств крупного региона в целях эколого-геохимического картирования (на примере Кольского полуострова) // Геоэкологические исследования и охрана недр, вып. 1. – М.: Геоинформмарк, 1994, с. 24–33.

154. Хайниш Э., Паукке Х., Нагель Г.Д. и др. Агрохимикаты в окружающей среде: Пер. с нем. – М.: Колос, 1979. – 357 с.

155. Хендерсон-Селлерс Б., Маркленд Х.Р. Умирающие озера. Причины и кон-троль антропогенного эвтрофирования: Пер. с англ. – Л.: Гидрометеоиздат, 1990. – 279 с.

156. Хокс Х.Е., Уэбб Дж.С. Геохимические методы поисков минеральных ме-сторождений: Пер. с англ. – М.: Мир, 1964. – 487 с.

157. Хомич В.С., Какарека С.В., Кухарчик Т.И., Кравчук Л.А. Светлогоск: эко-логический анализ города. – Минкс: РУП «Минсктиппроект», 2002. – 212 с.

158. Чернышев Е.П., Климахин Н.А., Непочатых А.П. и др. Значение измене-ний водного баланса, эрозии и состава поверхностного стока в условиях городов для охраны водных ресурсов // Проблемы взаимодействия человека с окружаю-щей средой. Мат-лы Всес. сов. – Курск, 1978, с. 13–15.

166

159. Чумаченко А.М., Ананьев А.И., Голубкова И.Ф., Фомин И.А. О радиоак-тивной загрязненности атмосферы рудников по добыче руд цветных и редких металлов // Цветная металлургия, 1992, № 2, с. 66–70.

160. Цыганов А.А. Оценка источников загрязнения поверхностных вод города Твери // Экологическое состояние города Твери. – Тверь: Тверской гос. ун-т, 1994, с. 58–66.

161. Шварцев С.Л. Гидрогеохимия зоны гипергенеза. – М.: Недра, 1998. – 366 с. 162. Шестеркин В.П. Химический состав подземных и поверхностных вод зо-

лото-серебряных месторождений Приохотья // Эколого-биогеохимические иссле-дования на Дальнем Востоке. – Владивосток: Дальнаука, 1996 , с. 105–111.

163. Шкарда М. Производство и применение органических удобрений: Пер. с чеш. – М.: Агропроиздат, 1985. – 364 с.

164. Щеголькова Н.М. Влияние города на формирование экологического состоя-ния р. Москвы (исторический аспект) // Водные ресурсы, 2007, № 2, с. 238–248.

165. Экогеохимия городских ландшафтов. – М.: Изд-во МГУ, 1995. – 336 с. 166. Экологическая химия: Пер с нем. – М.: Мир. 1996. – 396 с. 167. Юнге Х. Химический состав и радиоактивность атмосферы: Пер. с англ. –

М.: Мир, 1965. – 347 с. 168. Янин Е.П. Геохимические особенности малых рек сельскохозяйственных

ландшафтов // География и природные ресурсы, 1985, № 1, с. 167–168. 169. Янин Е.П. Геохимические закономерности формирования антропогенных

потоков рассеяния химических элементов в малых реках: Автореф. дис. ... канд. геол.-мин. наук. – М.: ИМГРЭ, 1985. – 25 с.

170. Янин Е.П. Ртуть в окружающей среде промышленного города. – М.: ИМ-ГРЭ, 1992. – 169 с.

171. Янин Е.П. Экологическая геохимия горнопромышленных территорий. – М.: Геоинформмарк. 1993. – 50 с.

172. Янин Е.П. Геохимические особенности осадков сточных вод промышлен-ного города. – М.: ИМГРЭ, 1996. – 41 с.

173. Янин Е.П. Фтор в питьевых водах города Саранска и его гигиеническое значение. – М.: ИМГРЭ, 1996. – 58 с.

174. Янин Е.П. Электротехническая промышленность и окружающая среда (эколого-геохимические аспекты). – М.: Диалог-МГУ, 1998. – 281 с.

175. Янин Е.П. Добыча и производство ртути в СНГ как источник загрязнения окружающей среды // Эколого-геохимические проблемы ртути. – М.: ИМГРЭ, 2000, с. 38-59.

176. Янин Е.П. Химические элементы в пылевых выбросах электротехнических предприятий // Медицина труда и промышленная экология, 2000, № 8, с. 24–27.

177. Янин Е.П. Источники и пути поступления загрязняющих веществ в реки промышленно-урбанизированных районов // Научные и технические аспекты охраны окружающей среды, 2002, № 6, с. 2–56.

178. Янин Е.П. Распределение ртути в пылевых выбросах и почвах промпло-щадок предприятий Саранска // Медицина труда и промышленная экология, 2002, № 9, с. 44–47.

179. Янин Е.П. Техногенные геохимические ассоциации в донных отложениях малых рек (состав, особенности, методы оценки). – М.: ИМГРЭ, 2002. – 52 с.

180. Янин Е.П. Техногенные речные илы в зоне влияния промышленного горо-да (формирование, состав, геохимические особенности). – М.: ИМГРЭ, 2002. – 100 с.

167

181. Янин Е.П. Промышленная пыль в городской среде (геохимические осо-бенности и экологическая оценка). – М.: ИМГРЭ, 2003. – 82 с.

182. Янин Е.П. Тяжелые металлы в малой реке в зоне влияния промышленного города. – М.: ИМГРЭ, 2003. – 89 с.

183. Янин Е.П. Источники и пути поступления тяжелых металлов в реки агро-ландшафтов. – М.: ИМГРЭ, 2004. – 40 с.

184. Янин Е.П. Источники и пути поступления тяжелых металлов в реки сель-скохозяйственных районов // Экологическая экспертиза, 2004, № 4, с. 67–90.

185. Янин Е.П. Осадки сточных вод городов России как источник эмиссии рту-ти в окружающую среду // Экологические системы и приборы, 2004, № 7, с. 14–16.

186. Янин Е.П. Промышленная пыль (разновидности, источники, химический состав) // Научные и технические аспекты охраны окружающей среды, 2004, № 6, с. 2–107.

187. Янин Е.П. Ртуть в пылевых выбросах промышленных предприятий. – М.: ИМГРЭ, 2004. – 24 с.

188. Янин Е.П. Техногенные илы в реках Московской области (геохимические особенности и экологическая оценка). – М.: ИМГРЭ, 2004. – 95 с.

189. Янин Е.П. Эмиссия ртути в окружающую среду предприятиями цветной металлургии России // Экологическая экспертиза, 2004, № 5, с. 41–101.

190. Янин Е.П. Источники и особенности загрязнения речных систем в горно-рудных районах // Научные и технические аспекты охраны окружающей среды, 2005, № 1, с. 2–33.

191. Янин Е.П. Кадмий в пылевых выбросах промышленных предприятий и его роль в загрязнении производственной и окружающей среды // Медицина тру-да и промышленная экология, 2006, № 9, с. 1–5.

192. Янин Е.П. Общие условия и основные факторы формирования водного стока в городских ландшафтах // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов, 2006, № 9, с. 73–111.

193. Янин Е.П. Поверхностный сток с городских территорий как источник за-грязнения речных систем // Научные и технические аспекты охраны окружающей среды, 2007, № 4, с. 2–104.

194. Янин Е.П. Фтор в окружающей среде (распространенность, поведение, техногенное загрязнение) // Экологическая экспертиза, 2007, № 4, с. 2–98.

195. Янин Е.П. Возможные подходы к оценке техногенного загрязнения при интерпретации геохимических аномалий в горнорудных районах // Научные и технические аспекты охраны окружающей среды, 2008, № 4, с. 58–87.

196. Янин Е.П. Биогеохимическая роль и эколого-гигиеническое значение фто-ра // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов, 2009, № 4, с. 20–108.

197. Янин Е.П. Изменения химического состава подземных вод в условиях ин-тенсивного водоотбора (на примере Саранского месторождения) // Отечественная геология, 2009, № 2, с. 47–53.

198. Янин Е.П. Особенности распределения химических элементов в почвах промышленных зон // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов, 2009, № 9, с. 62–69.

199. Янин Е.П. Пылевые выбросы предприятий как источник поступления рту-ти в городскую среду // Экология урбанизированных территорий, 2009, № 4, с. 69–72.

168

200. Янин Е.П. Химические элементы в пылевых выбросах электротехниче-ских предприятий и их роль в загрязнении окружающей среды // Экологические системы и приборы, 2009, № 2, с. 53–58.

201. Янин Е.П. Промышленная пыль и ее роль в поставке кадмия в окружаю-щую среду // Экологическая экспертиза, 2012, № 3, с. 73–80.

202. Янин Е.П. Промышленная пыль как источник поступления серебра в го-родскую среду // Экологическая экспертиза, 2014, № 1, с. 9–15.

203. Янин Е.П. Особенности минерального состава промышленной пыли // На-учные и технические аспекты охраны окружающей среды, 2015, № 3, с. 2–9.

204. Янин Е.П. Роль промышленной пыли в формировании общего состава и физико-химических свойств городских почв // Экологическая экспертиза, 2015, № 3, с. 53–76.

205. Янин Е.П. Промышленные шламы (химический состав, геохимические особенности, экологическая оценка) // Экологическая экспертиза, 2017, № 6, с. 26–37.

206. Янин Е.П. Пыль из производственных помещений (химический состав и геохимические особенности) // Экологическая экспертиза, 2017, № 6, с. 148–156.

207. Янин Е.П. Формы нахождения химических элементов в осадках городских сточных вод // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов, 2017, № 5, с. 101–168.

208. Янин Е.П., Тимошкин Г.А. Техногенные потоки рассеяния химических элементов в поверхностных водотоках горнопромышленных ландшафтов // Био-геохимические методы при изучении окружающей среды. – М.: ИМГРЭ, 1989, с. 37–44.

209. Янин Е.П., Трефилова Н.Я., Григорьева О.Г. Геохимическая оценка воз-действия животноводческих комплексов на окружающую среду в условиях юго-западного Подмосковья // Комплексное изучение и рациональное использование природных ресурсов: Тез. докл. Всес. сов., г. Калинин, 3–5 сентября 1980 г. – Калинин: Наука, 1980, с. 47.

210. Annegarn H.J. et al. Composition and size of dust in a gold mine atmosphere // J. Mine Vent. Soc. S. Afr., 1988, 41, № 1, р. 1–10.

211. Applied Environmental Gechemistry. – Academic press geol. series. – London, 1983. – 342 р.

212. Barrows H.L. Soil pollution and its influence on plant quality // J. Soil, Water Conserv., 1966, 21, № 6, р. 211–216.

213. Bennett E.R., Linstedt K.D., Nilsgard V. et al. Urban snowmelt – characteristics and treatment // J. Water Pollut. Contr. Fed., 1981, 53, № 1, р. 119–125.

214. Bradford W.L. Urban stormwater pollutant loadings: a statistical summary through 1972 // J.W.P.C.F., 1977, v. 49, p. 613–622.

215. Bramm A., Tietjen C. Untersuchungen über Spurennährstoffe und Schadstoffe im Beregnungsgebiet des Abwasserverbandes Braunschweig //Landbaugorsch. Volkenrode, 1977, 27, № 2, s. 111–115.

216. Bowen H.J.M. Environmental Chemistry of the Elements. – London etc.: Aca-demic Press, 1979. – 317 p.

217. Bryan E.H. Concentrations of lead in urban stormwater // J. Water Pollut. Con-trol Fed., 1974, 46, № 10, р. 2419–2421.

218. Chork C.Y., Cruikshank B.I. Statistical map analysis of regional stream-sediment data from Australia // J. Geochem. Explor., 1984, 21, № 1–3, р. 405–419.

169

219. David D.J., Williams C.H. Effects of cultivation on the availability of metals ac-cumulated in agricultural and sewage-treated soils // Progr. Water Technol., 1979, 11, № 4–5, р. 257–264.

220. Duda A.M., Penrose D.L. Impact of mining activities on water quality in west-ern North Carolina // Water Resour. Bull., 1980, 16, № 6, 1034–1040.

221. Dworak T.Zb., Toffel A. Charakterystyka przebiegu rosznego stezeń pulú zawieszonego w Krakowie // Prz. пeofiz., 1992, 37, № 1–2, s. 45–50.

222. Ellis J.B. Sediments and water quality of urban stormwater // Water Res., 1976, 80, № 970, р. 730–734.

223. Ellis J.B. The characterization of particulate solids and quality of water dis-charged from an urban catchmant // Stud. and Repts Hydrol., 1977, № 24, р. 283–291.

224. Elfving D. C., Stehn R.A., Pakkala I.S., Lisk D.J. Arsenic content of small mam-mals indigenous to old orchard soils // Bull. Environ. Contam. and Toxicol., 1979, 21, № 1, р. 62–64.

225. Fergusson J.E., Kim N.D. Trace elements in street and house dusts: sources and sheciation // Sci. Total Environ., 1991, 100, p. 125–150.

226. Filipek L.H., Chao T.T., Carpenter R.H. Factors affecting the partitioning of Cu, Zn and Pb in boulder coatings and stream sediments in the vicinity of polymetallic sulfide deposit // Chem. Geol., 1981, 33, № 1–2, р. 45–64.

227. Foster P., Hunt D.T., Morris A.W. Metals in an acid mine stream and estuary // Sci. Total Environ., 1978, 8, № 1, с. 75–86.

228. Förstner U., Wittmann G.T.W. Metal pollution in the aquatic environment. – Berlin etc.: Springer-Verlag, 1979. – 486 p.

229. Goodroad L.L., Caldwell A.C. Effects of phosphorus fertilizer and lime on the As, Cr, Pb, and V content of soil and plants // J. Environ. Qual., 1979, 8, № 4, р. 493–496.

230. Hall M.J. Urban Hydrology. – London, New York: Elsevier Аppl. Sci. Publ., 1984. – 299 p.

231. Hathorn S., Fuller W.H. Feedlot manure use on desert cropland // BioCycle, 1986, 27, № 1, р. 48–51.

232. Hecht H. Schwermetalle in Futtermitten, derzeitige Belastung in der Bundesrepub-lik Deutschland // Wiss. und Umwelt., 1983, № 4, s. 277–288.

233. Impian to chimico-biologico per la depurazione degli scarichi di un allenamento suinicolo di 80000 capi // Ing. Ambient. Inquin. e depur., 1980, 9, № 2, р. 147–149.

234. JaIees K. Environmental impacts of fertilizers in India // Chem. and Ind., 1986, № 12, р. 1–10.

235. Jeffery J.J., Uren N.C. The effect of the application of piggery effluent to soils and pastures // Progr. Water Technol., 1979, 11, № 4–5, р. 275–282.

236. Jennett J.C., Wixson B.G. Geochemistry, mining and the Environment // Miner. and Environ., 1983, 5, № 2–3, р. 39–53.

237. Jensen D.L., Christensen T.H. Colloidal and dissolved metals in leachates from four Danish landfills // Water Res., 1999, 33, № 9, р. 2139–2147.

238. Juszkiewicz T., Szprengier T. Zawartość rtęci w przemysłowych mineszankach paszowych // Med. weter., 1977, 33, № 9, с. 544–545.

239. Karlsson S., Allard B., Hakansson K. Chemical characterization of stream-bed sediments receiving high loadings of acid mine effluents // Chem. Geol., 1988, 67, № 1–2, р. 1–15.

240. Klein L.A., Lang M., Nash N. et al. Sources of metals in New York City Wast-er-Water // J. W. P. C. F., 1974, 46, p. 2653–2662.

170

241. Knighton A.D. River adjustment to changes in sediment load: the effects of tin mining on the Ringarooma River, Tasmania, 1875–1984 // Earth Surface Process. and Landforms, 1989, 14, № 4, р. 333–359.

242. Koc J. Zawartość składników nawazowych w gnojowicy // Rocz. Glebozn. / PT glebozn., 1989, 40, № 1, s. 269–278.

243. Kockelman W.J. Land-use planning and reclamation // US geol. surv. Bull., 1990, № 1958, р. 43–44.

244. Last D.G. Urban erosion control: the conservation district role in Wisconsin // J. Soil and water Conserv., 1981, 36, № 5, р. 270–274.

245. Laxen D., Harrison R. The highway as a source of water pollution: an appraisal with the heavy metal lead // Water Res., 1977, 11, № 1, р. 1–11.

246. Lindh G. Urbanization: a hydrological headache // AMBIO, 1972, 1, № 6, р. 185–201.

247. Magalhaes M.S., Sequeira E.M., Lucas M.D. Copper and zinc vineyards of Central Portugal // Water, Air, and Soil Pollut., 1985, 26, № 1, р. 1–17.

248. Malmquist P.-A., Svensson G. Urban storm water pollutant sources // Stud. and Repts Hydrol., 1977, № 24, р. 31–38.

249. Mance G., Harman M.M.J. The quality of urban storm-water run-off // Urban Storm Drainage. Proc. Int. Conf., Southampton, 1978. – London-Plymouth, 1978 p. 603–617.

250. Mansikkaniemi H. Measurement of sediment transport in the Schefferville min-ing areas, central Quebec-Labrador peninsula // MaGill Sub-Arct. Res. Rap., 1980, № 30, р. 65–80.

251. Merry R.H., Tiller K.G., Alston A.M. Accumulation of copper, lead and arsenic in some Australian orchard soils // Austral. J. Soil Res., 1983, 21, № 4, р. 549–561.

252. Myhra S. Some environmental aspects of uranium mining and milling in north-ern Australia // Search., 1978, 9, № 1, р. 400–406.

253. Nath R.L. Mining and the Environment – Aspects and Options. (Part II) // Indi-an Mining and Eng. J., 1982, 21, № 5, р. 22–26.

254. Otto J.F. Schadstoffe bedrohen die Landwirtcshaft // Schweiz. landwirt. Monatsh., 1984, № 2, s. 35–52.

255. Patel C.B., Pandey G.S. Permeation of toxic metals in surface soil through tron ore slime dicharge // J. Inst. Eng. (India). Met. and Mater. Sci. Div., 1989, 69, № 2, р. 42–44.

256. Paul A.C., Haridasan P.P., Krishnamony S. Radiological environmental impact of phosphogypsym. An Overview // BARC [Rept.], 1996, E/021, p. 30.

257. Pisano M.A. Nonpoint sources of pollution: a federal perspective // J/ Environ. Eng. Div. Proc. Amer. Soc. Civ. Eng., 1976, 102, № 3, р. 555–565.

258. Procopovich N.P. Acidic surface deposits in California and Nevada // Calif. Geol., 1981, 34, № 1, р. 7–11.

259. Randall C.W., Garland J.A., Grizzard Th.J. et al. The significance of storm-water runoff in an urbanizing watershed // Prog. Water Technol., 1977, 9, № 3, р. 547–562.

260. Randall C.W., Helsel D.R., Grizzard Th.J. et al. The impact of atmospheric contaminants on stormwater quality in an urban area // Prog. Water Technol., 1978, 10, № 5, р. 417–431.

261. Rayzacher Z. Niektore problemy hydrologiczne obszarów zurbanizowanuch // Czas. geogr., 1980, 51, № 2, s. 215–217.

171

262. Riedel F., Dapper H. Gummireifen und Umweltshutz // Forum-Städte-Hyg., 1979, 30, № 2, s. 39–41.

263. Roszak W. Effect of agriculture on chemical composition of shallow under-ground water // Environ. Prot. Eng., 1988, 14, № 3–4, р. 57–68.

264. Shelton C.H., Lessmаn G.M. Quality characteristics of agricultural and waste disposal runoff water // J. Soil and Water Conserv., 1978, 33, № 3, р. 134–139.

265. Smith R.E. et al. Investigations of the impact of effenent from Ok Tedi copper mine on the fisheries resonrce in the Fly River // Environ. Minit. and Assessment, 1990, 14, № 2, р. 315–331.

266. Sterritt R.M., Lester J.N. The value of sewage sludge to agriculture and effects of the agricultural use of soil sludges contaminated with toxic elements: a review // Sci. Total Environ., 1980, 16, № 1, р. 55–90.

267. Shirmohammadi A., Lnisel W.G. Irrigated agriculture and water quality in South // J. Irrig. and Drain. Eng., 1989, 115, № 5, р. 791–806.

268. Shuman L.M. Effect of phosphorus level on extractable micronutrients and their distribution among soil fraction // Soil Sc. Soc. America J., 1988, 52, № 1, р. 136–141.

269. Sweney D.W., Graetz D.A. Chemical and decomposition characteristics of anaero-bic digester effluents applied to soil // J. Environ. Qual., 1988, 17, № 2, р. 309–313.

270. Viklander M. Substances in urban snow a comparison of the contamination of snow in different parts of the city of Luleå, Sweden // Water, Air, and Soil Pollut., 1999, 114, № 3–4, р. 377–394.

172

ВОЗДЕЙСТВИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА СОСТОЯНИЕ ПРИРОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ, ПОПУЛЯЦИЙ И ОРГАНИЗМОВ РАСТЕНИЙ И

ЖИВОТНЫХ

УДК 504:574.3

ПОЛЕВОЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОСЛАБЛЕНИЯ РАДИОВОЛН КРОНАМИ ДЕРЕВЬЕВ В S-, L- И P-ДИАПАЗОНЕ.

Т.О. Виноградова, С.П. Головачев, A.Г. Гранков, Б.М. Либерман, А.А. Мильшин, Л.А. Паршина, А.В. Прядко, А.А. Чухланцев,

Н.К. Шелобанова, А.М. Шутко Институт радиотехники и электроники РАН,

141120, г. Фрязино, Московской обл., пл. ак. Введенского, д.1, тел. 526-9150, е-mail: [email protected]

THE FIELD EQUIPMENT FOR MEASUREMENTS

THE TRANSMITANCE OF ELECTROMAGNETIC WAVES UN THE FOREST CANOPY IN THE S-, L- AND P-BANDS.

Создан полевой комплекс для измерения ослабления радиоволн кронами деревьев в диапазоне частот 0.476 – 5.96 ГГц. Комплекс обеспечивает функционирование в радиометрическом режиме и в режиме передатчик-приемник.

Работа выполнена при поддержке МНТЦ, грант № 2059.

Для проведения измерений характеристик ослабления радиоволн раститель-ными элементами лесного полога в натурных условия созданы два измеритель-ных комплекса – спектральный и трехчастотный.

Спектральный измерительный комплекс состоит из перестраиваемых по час-тоте радиометрических приемников ПК7-19, ПК7-18, ПК7-17, ПК7-16 и ПК7-15 (рис.1), широкодиапазонных антенн П6-23 (рис.4) и П6-33 (рис.2); СВЧ генерато-ров и регистратора на базе ноутбука и модуля Е330. Питание комплекса осущест-вляется от стационарной сети 220 В, 50 Гц с помощью 80-ти метрового силового кабеля или от бензинового генератора 220 В, 50 Гц. Мощность, потребляемая каждым приемником, не превышает 480 Вт, а масса приемника составляет около 70 кг. Перестраиваемые приемники измеряют интенсивность излучения в диапа-зоне от 30 до 3105 К, флуктуационная чувствительность составляет около 1.5 К при постоянной времени 1сек. Рабочий диапазон частот приведен в табл.1. Изме-рения выполняются в режиме узкой (около 3 МГц) и широкой (около 30 МГц) полосы пропускания радиометра. Для калибровки радиометры комплектуются газоразрядными генераторами шума диапазона 0.484 – 4.0 ГГц и 3.86 – 12.42 ГГц с спектральной плотностью мощности шума около 60 Вт/Гц, а также охлаждае-мой жидким азотом согласованной нагрузкой (охлаждаемый генератор шума). Величина шумовой температуры охлаждаемого генератора находится в пределах

173

79 – 87 К с погрешностью 2.5 К. Рупорная измерительная антенна П6-23 (рис.2) обеспечивает прием излучения в диапазоне 2.5 30 см, ширина главного лепестка составляет 15 на 7.5 см и 40 на волне 30 см. Размер апертуры рупора – 342х256.5 мм, эффективная площадь антенны не менее 150 см2, уровень боковых лепестков в рабочем диапазоне частот не более –10 дБ. Масса антенны без упа-ковки составляет 27 кг. Тренога и механизм ориентации обеспечивают:

- поворот антенны по азимуту в пределах от 0 до 360; - поворот антенны по углу места в пределах от +90 по -30; - поворот плоскости поляризации в пределах от 0 до 180; - высоту подъема антенны от 1.65 до 2.5 м; - плавное изменение высоты на 0.5 м. Для проведения измерений требуется помещение 20х6 м или 12х10 м и высо-

той не менее 4-х м. Антенна П6-33 имеет рабочий диапазон волн 30 300 см и ширину главного лепестка от 35 до 55. Размер апертуры рупора – 0.9х1 м, эф-фективная площадь антенны не менее 350 см2, уровень боковых лепестков в ра-бочем диапазоне частот не более –4 дБ. Масса антенны без упаковки составляет 107 кг. Тренога и механизм ориентации обеспечивают:

- поворот антенны по азимуту в пределах от 0 до 360; - поворот антенны по углу места в пределах от -15 по +80; - поворот плоскости поляризации на 90; - высоту подъема антенны 3 м. Для проведения измерений требуется безэховая камера не менее 25х8х8 м или

открытая площадка размером не менее 25х8 м.

Таблица 1.

Тип прибора ПК7-15 ПК7-16 ПК7-17 ПК7-18 ПК7-19

Диапазон частот, ГГц 0.484 – 0.75 0.624 – 1.248 1.07 – 2.14 2.0 – 4.0 3.86 – 5.96

Флуктуационная чувствительность при = 1 с, K

1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

Диапазон измеряемых температур, К 30 - 3105

Диапазон измеряемых мощностей, Вт

10-15 – 10-6

Приемные и передающие антенны размещаются на мачтах на высоте 2 – 3 м.

Комплекс обеспечивает измерение ослабления растительностью в диапазоне до 50-90 дБ при комбинациях поляризации в диапазоне углов от 10 до 90.

Мобильный трехчастотный измерительный комплекс состоит из малогабарит-ных радиометров Р225, Р21, Р30 с рабочей длиной волны 2.25, 21 и 30 см [3], основные параметры указаны в табл.2. Прием излучения осуществляется на волне 2.25 см с помощью прямоугольной рупорной антенны с шириной луча около 30, а на волнах 21 и 30 см с помощью микрополосковых антенн с линейной поляри-зацией и шириной луча около 35.

174

Рис.1

Рис.2.

175

Рис.3

Рис.4.

176

Для регистрации измерений применяется ноутбук и модуль Е330. Питание комплекса осуществляется от двух автомобильных аккумуляторов.

Таблица 2.

Тип радиометра Р225 Р21 Р30 Длина волны, см 2.25 21 30 Флуктуационная чувствительность при = 1 с, K <0.1 <0.1 < 0.1 Диапазон измеряемых температур, К 10 – 350 Напряжение питания, В + 27(+7, -4) Аналоговый выход, В 0 – 10 Масса, кг 6

Измерение характеристик ослабления кроной дерева сводится к измерению

сигнала искусственного или естественного происхождения, прошедшего сквозь крону и измерению уровня сигнала на открытом месте. В качестве источника искусственного излучения использовался широкополосный генератор шума ГШ-1000МС (разработка СКБ ИРЭ РАН), работающий в диапазоне 0.0001 - 2 ГГц и широкодиапазонная антенна П6-23 (рис.3) или П6-33, подсоединенная не-посредственно к генератору. Питание генератора ГШ-1000МС осуществляет-ся от аккумулятора 6GPM-1.2, размещаемого на антенне. Помимо генератора ГШ-1000МС возможно применение газоразрядных генераторов шума, входящих в состав приемников; сигналы СВЧ генераторов, например, отечественные гене-раторы Г4-120 (0.2-0.82 ГГц), Г4-37А (0.4-1.2 ГГц), Г4-78 (1.16-1.78 ГГц), Г4-79 (1.78-2.56 ГГц), Г4-80 (2.56-4.0 ГГц), Г4-81 (4.0-5.6 ГГц); излучение телевизион-ных и других передающих станций.

Перед началом измерений ослабления оценивается электромагнитная помехо-вая обстановка для выявления участков спектра, свободных от индустриальных помех.

Для расширения спектральных возможностей измерительного комплекса в диапазоне волн от 60 до 300 см, его целесообразно укомплектовать анализатором поля, например портативным анализатором АСК-1201. Прибор позволяет изме-рять ЭМ излучение в диапазоне 100 кГц – 2060 МГц с частотным разрешением 310-6 в режиме ручного и автоматического управления.

Применение широкополосных СВЧ усилителей мощности совместно с газо-разрядными генераторам и шума позволит выполнять измерения в диапазоне 2 – 5.96 ГГц.

Заключение

Создан полевой комплекс для измерения ослабления радиоволн кронами де-ревьев в диапазоне частот 0.476 – 5.96 ГГц. Комплекс обеспечивает функциони-рование в радиометрическом режиме и в режиме передатчик-приемник.

Работа выполнена при поддержке МНТЦ, грант № 2059.

177

ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ АВТОРОВ

Редакция просит авторов при оформлении рукописей руководствоваться следующими правилами.

1. К рассмотрению принимаются рукописи, отражающие результаты ориги-нальных исследований. Содержание рукописи должно относиться к проблемати-ке журнала, соответствовать научному уровню журнала, обладать определенной новизной и представлять интерес для широкого круга читателей журнала.

2. Опубликованные материалы, а также рукописи, находящиеся на рассмотре-нии в других изданиях, к рассмотрению не принимаются.

3. Редакция принимает на себя обязательство ограничить круг лиц, имеющих доступ к присланной в редакцию рукописи (сотрудники редакции, члены редкол-легии и редсовета, а также рецензенты данной работы).

4. Рукопись должна содержать постановку задачи, библиографические ссыл-ки, выводы исследования и должно быть определено место полученных результа-тов среди научных публикаций по данной проблематике.

5. К рассмотрению принимаются рукописи объемом около одного авторского листа (авторский лист содержит 40 тыс. знаков, считая пробелы). Статьи прини-маются в распечатанном виде через два интервала с размером шрифта не менее 12 п. и с полями не менее 20 мм (наличие электронного файла обязательно) и по электронной почте (только в формате Microsoft Word for Windows). Распечатка рукописи должна быть подписана всеми авторами с указанием даты ее отправки.

6. На 1-й странице наверху слева указываются инициалы и фамилия автора, ниже помещаются название статьи, краткий реферат (объемом около 500 знаков, т.е. не более 10 строк) и ключевые слова (фамилия автора(ов), название статьи, реферат и ключевые слова – на русском и английском языках), далее – основной текст.

7. Все страницы рукописи, включая список литературы, таблицы, подписи к рисункам, рисунки, должны быть пронумерованы. Формулы, рисунки, таблицы нумеруются в порядке их упоминания в тексте.

8. Рисунки должны быть выполнены на отдельных листах. Подписи к ним также нужно напечатать на отдельном листе (в виде перечня). На обороте каждо-го рисунка необходимо указать простым карандашом его номер (если он не имеет номера – страницу). Все рисунки воспроизводятся в черно-белом изображении. Рукопись не должна содержать более пяти рисунков и (или) пяти таблиц.

9. При написании математических формул, подготовке графиков, диаграмм, блок-схем не допускается применение размеров шрифтов менее 8 п. Таблицы и рисунки являются частью текста и должны допускать электронное редактирова-ние.

10. Формулы должны быть напечатаны (или вписаны от руки и размечены: ла-тинские буквы подчеркиваются волнистой линией (синими или черными черни-лами), греческие обводятся красным, а их экспликация выносится на поля; разме-чаются строчные буквы (две черточки сверху) и прописные (две черточки снизу) в тех случаях, когда их начертания не различаются.

178

11. Если в статье используются спецзнаки, то необходимо привести их пере-чень (на отдельном листе, без экспликации). Например: Λ,V,U,∩ – спецзнаки.

12. Ссылки на литературу даются в порядке упоминания; в тексте номер ссыл-ки ставится в квадратные скобки. Список использованных источников приводит-ся в конце рукописи, в алфавитном порядке по фамилиям авторов в соответствии с принятыми стандартами библиографического описания.

Библиографические описания в списке литературы оформляются в соответст-вии с ГОСТ Р 7.0.5-2008. В качестве примера приводим три наиболее распростра-ненных описания – статьи, книги и электронного ресурса удаленного доступа:

Шрейдер Ю.А. Алгебра классификации // НТИ. Сер. 2. – 1994. – № 11. – с. 1-4.

Куницын В.Е., Терещенко Е.Д., Андреева Е.С. Радиотомография ионосферы. – М.: Физматлит, 2007. – с. 250-282.

Статистические показатели российского книгоиздания в 2006 г.: цифры и рейтинги [Электрон. ресурс]. – 2006. – URL:

http://bookchamber.ru/statt_2006.htm (дата обращения: 12.03.2009).

13. К рукописи необходимо приложить на отдельном листе следующие сведе-ния об авторе(ах):

а) фамилия, имя, отчество (полностью);

б) ученая степень, звание, должность;

в) место работы (полностью); почтовый адрес;

г) телефон для связи с автором; адрес электронной почты (если есть).

14. Рукописи, полученные редакцией, подвергаются обязательному анонимно-му рецензированию. Рецензия направляется автору(ам) для ознакомления. Реше-ние о принятии к публикации или отклонении рукописи принимается редколле-гией после рецензирования. Принятые к публикации рукописи проходят научное и литературное редактирование.

15. Редакция направляет авторам рукописей, требующих доработки, письмо с текстом рецензии. Доработанная рукопись должна быть представлена в редакцию не позднее 1 месяца. К доработанной рукописи должно быть приложено письмо от авторов, содержащее ответы на все замечания рецензента и указывающее на все изменения, сделанные в рукописи.

Рукописи, не соответствующие указанным требованиям,

редакцией не рассматриваются.

179

С О Д Е РЖ А Н И Е

ТЕРМИНОЛОГИЯ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Потапов И.И., Щетинина И.А., Юдин А.Г. Глоссарий терминов по охране окружающей среды .......................................................................................... 3

СОЦИАЛЬНЫЕ, ПОЛИТИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ

Потапов И.И., Юдин А.Г. Замкнутый цикл использования важнейших сырьевых материалов в ЕС в рамках циркулярной экономики: Аналитический обзор ....................................................................................................... 23

ЗАГРЯЗНЕНИЕ И ОХРАНА ВОД СУШИ, МОРЕЙ И ОКЕАНОВ

Янин Е.П. Источники поступления загрязняющих веществ в реки техногенных ландшафтов ................................................................................................ 73

ВОЗДЕЙСТВИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА СОСТОЯНИЕ ПРИРОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ, ПОПУЛЯЦИЙ И ОРГАНИЗМОВ РАСТЕНИЙ И ЖИВОТНЫХ

Виноградова Т.О., Головачев С.П., Гранков A.Г., Либерман Б.М., Мильшин А.А., Паршина Л.А., Прядко А.В., Чухланцев А.А.,Шелобанова Н.К., Шутко А.М. Полевой комплекс для измерения ослабления радиоволн кронами деревьев в S-, L- и P-диапазоне .....................................................................................................172

Информация для авторов ......................................................................................... 177

180

Ответственный за выпуск И. И. Потапов

ИД № 04689 от 28.04.01. Подписано в печать 12.07.2018. Гарнитура Таймс. Бумага «Xerox». Формат бумаги 60 х 90 1/16. Печать цифровая. Усл. печ. л. 11,25.

Уч.-изд. л. 11,5. Тираж 46 экз.

Адрес редакции: 125190, Россия, г. Москва, ул. Усиевича, д. 20. Тел. 499–152–55–00

Отпечатано по заказу ООО «Информнаука» Типография «Форпринт.ру» г. Москва, М. Сухаревская пл., д. 6, стр. 1

Тел. +7 (495) 585-60-45.