Ураганный рост урана в воде? К чему приведёт отбор гипса из отстойника в Белгороде

Основные детали нам рассказал  инженер-геолог гидрогеолог, кандидат геолого-минералогических наук,  доцент с 45-летним стажем, директор научно-исследовательского и проектного центра гидрогеологии, инженерной геологии и мониторинга геологической среды, автор многих решений в сфере  водной среды и работ в недрах, в том числе при аварийных и чрезвычайных ситуациях Александр Скиданов. Он же автор проектов  рекультивации земель под гидротехническими объектами БЗЛК.

Отстойник шлама БЗЛК в Белгороде: как исправить ситуацию

Скиданов отметил: то, что по рекультивации  участка  отстойника шлама гипса сделано фактически,   радикально противоположно   отличается от проектных решений. И страшны сами последствия: загрязнение водоносного горизонта в мело-мергельной толще — источнике питьевой воды.

Механизм загрязнения воды, а именно через растворение тела ГГХБ, запущен добычей, то есть разработкой и вывозом шлама гипса.   Который, повторяем,  по своему положению и свойствам  в массиве  выполняет функцию специфического покрытия,  и изучение которого явилось одной из задач наших исследований.

Александр Скиданов

Критический беспристрастный и даже не эмоциональный анализ  и самого процесса, и результатов работ по объекту, называемых и  начинаемых около четырёх лет назад  как  рекультивационные, показывает, что ничего общего  ни с проектными решениями по рекультивации, ни с самой рекультивацией как таковой нет.  Идёт элементарная  добыча шлама, причём по самым варварским последствиям на подземные воды схемам.

Зачем  же добывают шлам? Да элементарно — в чисто коммерческих целях.  О том, что шлам гипса,  получающийся при производстве  лимонной кислоты, безвреден и может  быть использован  в  нескольких целях,  известно  точно было уже в 80-е годы.  Так,  были разработаны схемы применения шлама для изготовления алебастра, также как добавок  для отдельных сортов цемента и  др.  Во многом поиски применения шлама велись  с целью освобождения объемов отстойника для дальнейшего  основного производства.

Александр Скиданов

Таким образом, эксперт добавил, что отход перешёл в категорию побочного продукта или сырья для чего-то.  И в этом случае для сформировавшихся «залежей» подобного происхождения предусмотрена  процедура оценки запасов теперь уже  как  полезного ископаемого. Особенно, как в данном случае, — для «тела зафиксированного в геологическом разрезе». Это рассматривается как месторождение техногенного типа.

Время шло, а работы тормозились, очевидно, только ограниченными потребностями сбыта. Около 2/3 накопленного шлама к средине 2022 года оказалось  вывезенным.  Защитное покрытие  для ГГХБ  таким образом разрушили.

Александр Скиданов

При этом выработанное пространство, под которым при добычных работах называют то место,  откуда забрали породу, руду, закладывают ни чем  иным,  как  преимущественно строительным мусором,  с примесями производственно-бытового мусора и немного грунта.

Такого мусорного материала  завезено порядка 260 тыс. м3. При этом невозможно добиться никакого ответа. Так кто же у нас обязан и способен  остановить  организацию  и  работу несанкционированной свалки?  Тогда же напрашивается вопрос: а свалку  на Соборной площади тоже можно сделать? Но там хоть однозначно вреда источникам питьевой воды будет меньше.  Их там же нет так близко.

Александр Скиданов

По оценкам эксперта, будут потеряны и загрязнены  до запредельных уровней ресурсы воды питьевого назначения в количестве  40 тыс. м3/сут. Это соответствует водопотреблению города  в режиме чрезвычайной ситуации или остаточной половине  расхода  реки Везёлка.

Историческая справка

Как рассказал эксперт, Белгородский завод лимонной кислоты   — БЗЛК  «Цитробел» был создан на базе закрытого  в 1960 году  Кошарского спиртзавода.  Тогда предприятие закрыли в рамках кампании по борьбе с алкоголем.

Но поскольку бюджет недополучил «водочные» деньги, да ещё и в крупном размере и без предварительной «подготовки», кампанию свернули. Сырьём для производства этилового спирта  служила  патока или меласса — отход (остаток) от производства сахара из свёклы. По одной из исторических версий на основе инициативы специалистов завода  руководство  вышло с предложением в высокие отраслевые инстанции организовать на базе спиртзавода производство лимонной кислоты, используя то же сырье. Так же была поставлена задача разработать технологию производства лимонной кислоты, которой не было. В итоге создали новое предприятие, которое  обеспечило работой 450-470 человек.

Технология была разработана на микробиологическом процессе. Подобно тому, как  и производство спирта,  но при других микробиологических культурах и термодинамике. Её разработали ускоренными темпами. Одним из важных компонентов — ресурсов —  была чистая вода питьевого качества.

Скиданов пояснил, что по потреблению воды производства делятся на «сухие» и «мокрые». В свою очередь производство лимонной кислоты из патоки относится к категории «мокрых». Кроме  того, по удельному водопотреблению (в пересчёте на общие потребляемые объёмы воды на единицу товара) производство лимонной кислоты относится к водоёмким — на одну тонну товарной лимонной кислоты с учётом всех статей расхода  в среднем требуется около 70 м³ воды.

Соответственно, с учётом технологии основного и вспомогательных производств, на предприятии БЗЛК формировались и стоки, которые по существу являются основным по массе отходом «мокрого», водоёмкого и, в то же время, уникального высокотехнологичного производства.

Стоки, в свою очередь, требуют отдельного решения по их удалению. В банальной форме это звучит как:  куда их девать?

Куда уходят стоки

Как пояснил Скиданов, в аналогичных обстоятельствах применяются десятки различных схем удаления стоков.

Основными процессами, реализующими удаление стоков из технологического цикла, являются перекачка насосами или подача самотёком (реже) с площадки предприятия на объект — приёмник стоков.

В зависимости от ряда конкретных природных и техногенных условий при целевой задаче минимизировать отрицательные последствия  удаления-приёма стоков разрабатываются  проекты на основе известных, а нередко и индивидуальных методик расчётов  баланса стока и отдельных ингредиентов — балансовые схемы на определённые сроки.

Требуются решения достаточно сложных и индивидуальных задач, которые на сегодняшний день в связи с общим падением уровня квалификации инженерно-технических работников и менеджеров делать некому. Так, на территории региона нет ни одной организации, способной провести даже элементарные расчёты по ливневым  и снеготалым осадкам.

Александр Скиданов

При этом эксперт акцентировал внимание на том, что проектные решения по рекультивации отстойника шлама цитрогипса в своей реализации оказались подменены. А к середине 2022 года окончательно стало известно, что заказчик как предприятие-поручитель от «Цитробела», не в состоянии в дальнейшем препятствовать людям из администрации добывать шлам цитрогипса на реализацию, а выработанное пространство погашать строительным и другим мусором.  Скиданов добавил, что приёмником стоков БЗЛК со шламом гипса был отстойник, организованный на базе функционирующего до того отстойника спиртового завода.

Шлам в данном случае —  это химический осадок от реакции гашения серной кислоты — по существу реакции нейтрализации последней  известковым  молоком на завершающей стадии технологического процесса.  Осадок этот  по многочисленным данным представляет обычный гипс, содержание которого составляет 95% и больше. Малая доля в составе осадка — это органическое вещество, пыль и другие вещества,    находятся в виде примесей, а не химических соединений с гипсом.

Александр Скиданов

Рассматриваемый отстойник расположен в  балке, впадающей в главную балку, по которой сток уходит в реку Везёлка и в соподчинении которой застроена улица Чичерина. Отстойник состоял из двух секций.

По данным завода в отстойник подавалось  700 — 750 м3/сут стоков.   По данным исследований  группы  Скиданова в обнажениях можно насчитать до четырёх этапов укладки шлама в дамбы на северо-восточном участке.

Как отметил Скиданов, в подобных ситуациях предварительно рассматриваются все предполагаемые пути влияния объекта на окружающую среду. Здесь достаточно рассмотреть  четыре среды.

Причём  логика  ситуации требует  учитывать то, что способы влияния на одну и ту же составляющую среды: земля, атмосферный воздух, подземные воды и поверхностные в разные периоды «жизни» объекта (строительство, эксплуатация, рекультивация и  содержание после рекультивации), различны существенно.

Александр Скиданов

Кратко  о каждой среде:

Земля — изначально неугодья по склонам яра за пределами населённого пункта. Поэтому ущерб земле оценивался укрупнённо.

Атмосферный воздух — в ходе эксплуатации отстойника не загрязнялся. За счёт зеркала воды и буйного роста травы и кустов по дамбам происходило эффективное снижение  пыления.  Проявлений плохого запаха не отмечалось. Контрольные измерения  (анализы) воздуха показывали отсутствие его загрязнения на объекте.

Поверхностные водные объекты, ближайшим из которых является река Везёлка, протекающая в 1,8 км от отстойника, непосредственной угрозы  от этого объекта не испытывали никогда.

Возможность как проявления, и как интенсивность загрязнения вод в реке через перенос водами в фильтрационном потоке из-под отстойника, куда какие-либо загрязнения в принципе могли попасть с просачиваемыми через дно стоками,  оценивалась и группой Скиданова на стадии подготовки программы  исследований для проектирования рекультивации.  Такое воздействие даже на этой стадии нами оценено как минимально вероятное.

Александр Скиданов

В последующем, в ходе предпроектных изысканий и исследований, специалисты установили ряд особенностей  водо- и массообмена, под которым понимается ряд переходов из одной фазы в другую. 

Важное - отсутствие смыкания зоны насыщения под отстойником (гравитационно-капиллярного насыщения) и зоны природного насыщения мело-мергельной толщи, которая и есть основной водоносный горизонт в регионе и основной источник питьевой воды.

Это и есть основной защищаемый объект  в рассматриваемой природно-техногенной ситуации. Все остальные вопросы в отношении охраны окружающей среды - это более формальности. Хотя в целом и они должны быть рассмотрены. При указанном отсутствии смыкания нижних и верхних вод последние называли в начале 60-х годов «висячими».  Это называли люди, которые занимались этой прооблематикой основательно. В последующем о такой ситуации забыли. И на примере рассматриваемого здесь объекта, как оказалось, зря.

Александр Скиданов

Второе.  В силу совместного влияния процессов массообмена под отстойником в интервале от фильтрующей подушки  и на 6 — 8 м в глубину (с одной стороны) сформировался  так называемый гидрогеохимический барьер. Это интервал,  где, в данном случае,  во многом благодаря  процессам сульфат-редукции  идёт накопление сульфидов металлов. И в форме коллоидов, и в формах кристаллического порошка и крупных кристаллов.  А по отношению к воде  этот процесс  и  есть  то, что  принято называть «самоочищение  воды».

По  детальным данным группы  Скиданова на основе бурения специальных скважин  с поинтервальным отбором проб грунтов и воды  в «теле гидрогеохимического барьера»  накоплено только наиболее значимых  24 - 26  металлов, в основном тяжёлых, а также  урана и тория от 1,2 до 2,5кг в каждом кубическом метре. А всего в «теле барьера» металлов накопилось  от 1,2 до 2,0 тыс. тонн.

Третье. Из всех разновидностей грунтов,  встреченных не только на участке отстойника, но и в целом в регионе до глубины 100 м и более самым «чистым грунтом» по всем показателям является как раз шлам гипса с малой примесью веществ от производства лимонной кислоты.

Четвёртое. В геологическом разрезе отстойника шлам «выполняет» функцию защитного покрытия для тела гидрогеохимического барьера. На что Скиданов просит настойчиво обращать внимание, что «работает» это покрытие на совершенно других физико-химических принципах, изложенных им в специальных научных работах, чем экраны, в том числе даже из грунтовых материалов.  Ведь для последних главное качество - минимальная проницаемость. Вплоть до полной «водоупорности». У защитного же покрытия из шлама главное назначение — создать постоянство среды, в первую очередь восстановительной в теле ГГХБ — не  допустить перехода её в окислительную.

При переходе к последней, что случается  в основном за счёт  поступления обогащенной кислородом снеготалой  и ливневой воды, большинство металлов из массы накопленных в ГГХБ переходят в подвижную форму и «обогащая» инфильтрационный поток загрязняют водоносный горизонт. Таким образом, сохранение покрытия из шлама для ГГХБ, и не только не целесообразность его разработки, а категорический запрет на это являются главным условием защиты подземных вод в мело-мергельном горизонте, используемом для водоснабжения.

Александр Скиданов

Эксперт отметил, что в противном случае потери подземных вод в ресурсном выражении   составят около 40 тыс. м3/сут.  А в зоне этого участка сейчас на госбалансе содержится  12 — 13 тыс. м3/сут, утверждённых запасов воды питьевого назначения.

Эксперт подытожил, что усилия и  власть имущих на обход закона  оборачиваются ущербом не только  для нас, но даже и для будущих поколений.  А это уже более серьёзная категория отклонений в состоянии общества.

За свои  примерно 65 лет службы  рассматриваемый отстойник «никому, никогда и ничего плохого не сделал».  То есть, ни воду,  ни воздух  атмосферы он не загрязнял ни разу.

А при этом  отстойник и поля фильтрации  «обвиняли»   как причину загрязнений подземных вод, но никто  не  пробурил ни одной скважины  на воду у отстойника.  А ведь  даже анализ рядов данных по составу воды в многолетних разрезах на всех окрестных водозаборах из  материалов  производственного контроля, причем   пусть и с учётом погрешностей  в анализах, всё равно обнаруживает,  что источники  или причины ухудшения на этих водозаборах качества воды не  были связаны с отстойником шлама БЗЛК.

Александр Скиданов

Скиданов сообщил, что корень проблемы состоит в том, что при выемке шлама  в северном сегменте отстойника (на участке, названном Северо-Восточным Выемочным блоком)  в 2019 году был разработан и вынут шлам с самой большой  глубиной подошвы  — до 12 — 13 м.   В выемку, имеющую бессточный характер,  поступил значительный  объём снеготалой и ливневой воды.

Через шесть месяцев нами была отобрана проба воды из скважины водозабора АО «Белвино», расположенной в 135 — 140 м.  По  анализам в пробе из скважины   прослежено явное проявление свежего загрязнения воды в горизонте. В частности,   отмечено ураганное увеличение  содержания  урана — в 97 раз и тория — в 132 раза.

Александр Скиданов

По оценкам Скиданова  А. Т, скорость распространения загрязнения составляет не менее 0,8м/сут. Описанное событие   на фоне остальных рассмотренных   материалов  является однозначным доказательством  разрушения  тела гидрогеохимического  барьера и перевода при этом металлов, сконцентрировавшихся  в теле ГГХБ,   в подвижное или так называемое  мобильное состояние.

По словам специалиста, кроме чисто практических задач по  дальнейшему использованию участка как части городских земель отдельным лейтмотивом проходит сквозная проблема  — исключить  загрязнение  подземных вод   участка после рекультивации  на бесконечно длительный срок. Скиданов отметил, что согласно решению городских властей участок в дальнейшем будет содержаться как лесовосстановительный. С учётом  рассмотренных выше особенностей  водо— и  массообмена  на участке  по проекту  производится планировка поверхности, укладка почвенно-растительного грунта и лесонасаждения.

В проекте  рекультивации, разработанном созданным нами «Геоцентр «Черноземье», который  прошёл государственную экологическую экспертизу  Росприроднадзора,  главным и при этом новым является   то, что шлам не разрабатывается  и не вывозится. Мы отмечали, что шлам гипса является самым «чистым» грунтом, хоть он и техногенный.  А в основе нашего решения —  наличие гидрогеохимического барьера и безальтернативное условие обеспечить его сохранность, в том числе и максимально сохранить природное специфическое сложение.

Александр Скиданов