Проблемы и перспективы вовлечения отходов обогащения полиметаллических и железных руд в биологическую консервацию
Оригинальная научная (исследовательская) статья
DOI:
https://doi.org/10.17072/2410-8553-2021-1-87-101Ключевые слова:
отходы рудообогащения, биоконсервация, токсичность, окружающая средаАннотация
Отходы рудообогащения - это мелкодисперсный материал, который представляет собой серьёзную проблему загрязнения окружающей среде. Однако высокое остаточное содержание в них редких и благородных ме-таллов, а также ценных металлоидов обусловливает сохранение техногенных образований как вторичного минерального сырья. Это диктует поиск экологически безопасной консервации отходов с их последующим освоением. В сообщении акцентируется внимание на снижении фитотоксичности отходов и применение биоаугмен-тации - привноса в корнеобитаемый слой экзогенного растительного вещества и азотобактерий, способствую-щих оптимизации минерального питания фитоконсервантов. В статье раассматриваются физико-химические параметры отходов обогащения полиметаллических руд до и после химической мелиорации, приводится информация об изменении в составе водорастворимых форм элементов металлов (Fe, Mn, Al, Cu, Zn, Cd, Co, Ni), уменьшении в анионном составе содержания сульфат-иона, появлении гидрокарбонатов. Экспериментально установлено, что после химической мелиорации отработанных шлаков возрастает их жизнепригодность для проростков овса посевного и горчицы белой. После мелиорации наблюдается увеличение их морфометрических показателей. Особенно позитивно на снижение кислотности и подвижность металлов реагирует горчица. Увеличивается сухой вес её проростков - почти на 30% по сравнению с контролем. При инокуляции семян горчицы суспензией живой культуры бактерии Azotobacter chroococcum наблюдается удлинение её корней и повышается их вес. Показано, что рост корней горчицы активизируется также на отходах железорудного обогащения, подверженных лесной рекультивации. Но в таких условиях жизнедеятельные азотобактерии проявляют свечение, особенно интенсивное в мелких песчаных фракциях. Хемолюминесцентные реакции обеспечивают выживание азотобактерий при развитии свободно радикальных реакций, вызванных остаточным содержанием магнитного железа и лигнина в среде обитания. Выявленные особенности роста проростков овса и горчицы, как и азотобактерии, на отходах обогащения руд следует учитывать при разработке технологий повышения биогенности поверхности отходов in vivo, для аргументации использования биоаугментации при создании технологий экологически безопасной консервации отходов без привлечения плодородного слоя почв - невосполнимого природного ресурса.
Таблицы и рисунки 6
Финансирование исследований:
Работа выполнена в рамках государственного задания ИПА СО РАН № 013-2019-002 и ИНГГ СО РАН № 0331-2019-0031 по бюджетному финансированию Министерства науки и образования РФ.Список использованной литературы
Адаптивные реакции микроорганизмов. URL: https://nsau.edu.ru/images/vetfac/images/ebooks/microbiology/stu/bacter/ecologia/adaptmo.htm (дата обращения 09.12.2020).
Алампиева Е.В., Панова Е.Г. Поведение токсикантов в хвостах горнообогатительного производства на медноколчеданном месторождении // Известия Российского Гос. Пед. Ун-та им. А. И. Герцена. Серия Естественные и точные науки. 2012. № 147. С. 144–151.
Артамонова В.С., Андроханов В.А., Соколов Д.А., Лютых И.В., Водолеев А.С., Булгакова В.В. Эколого-микробиологическое разнообразие микробных сообществ в техногенно нарушенных ландшафтах Сибири // Сибирский экол. ж. 2011. Вып. 5. С. 735–746.
Артамонова В.С., Бортникова С.Б. Биогенное почвообразование на территории длительного хранения насыпных отвалов сульфидсодержащих отходов цианирования // Антропогенная трансформация при-родной среды. Выпуск 4. С. 9–12.
Артамонова В.С., Булавина М.И. Об участии гетеротрофных микроорганизмов в начальном почвообразовании на отходах агломерации железных руд // Вестник Пермского университета. Серия Биология. 2021. Вып. 1. C. 61–69.
Артамонова В.С., Танасиенко А.А., Бортникова С.Б. Современные аспекты ремедиации биологических свойств городских почв // Сибирский экологический ж. 2005. Вып.5. С.855-864.
Бортникова С.Б., Гаськова О.Л., Бессонова Е.П. Геохимия техногенных систем. Новосибирск: Академическое изд-во «Гео». 2006. 169 с.
Водолеев А.С., Андроханов В.А., Бердова О.В., Юмашева Н.А., Черданцева Е.С. Экологически безопасная консервация отходов железорудного обогащения // Известия высших учебных заведений ю Чёрная металлургия. 2017. Т.60. № 10. С. 792–797.
Водолеев А.С., Андроханов В.А., Клековкин С.Ю. Почвоулучшители: рекультивационный аспект: Новосибирск: Наука. 2007. 148 с.
Воздействие магнитного поля на растения. Изучение свойств магнитного поля и его влияние на растения. URL: https://zen.yandex.ru/media/id/5b5057e2e3f57400a882e9f0/vozdeistvie-magnitnogo-polia-na-rasteniia-5b51844f9b38ef00a9d98f36?utm_source=serp (дата обращения 31.12.2020).
Гаськова О. Л., Бортникова С. Б., Кабанник В. Г., Новикова С. П. Особенности загрязнения почв в зоне хранения отходов пирометаллургического извлечения цинка // Химия в интересах устойчивого развития. № 4. С. 360–372.
Геохимическая классификация элементов Гольдшмидта. URL: https://lektsii.net/1-79661.html (да-та обращения 25.01.2021).
ГОСТ Р 56060-2014. Национальный стандарт. Производственный экологический мониторинг. М.: Стандартинформ, 2019. 7 с. URL: https://files. story-inf.ru/Data/575/57564.pdf (дата обращения 16.02.2021).
ГОСТ Р 5744-2017. Наилучшие доступные технологии. Рекультивация нарушенных земель и земельных участков. Восстановление биологического разнообразия (с Поправкой). URL: http://docs.cntd.ru/ document/1200145085 (дата обращения 18.03.2020).
Дабаева В.В. Формирование химического со-става подземных и поверхностных вод на территории разработки вольфрамовых месторождений Забайка-лья: дисс. канд. геол. наук. Улан-Удэ, 2018. 166 с. URL: htmldslib.net›…sostava…i-poverhnostnyh…terri-torii (дата обращения 21.01.2021).
Евдокимов С.И., Евдокимов В.С. Переработка лежалых хвостов обогащения свинцово-цинковой обогатительной фабрики // Известия вузов. Цветная металлургия. 2015. № 3. С. 3–11.
Иванова Л. А., Горбачева Т. Т., Макаров Д. В., Румянцева А. В., Лусис А. В., Конина О. Т. Применение коврового дерна для биологической рекультивации хвостохранилищ Крайнего Севера // Гидротехническое строительство. 2019. № 7. С. 12–17.
Игловиков А. В. Новые технологии биологической рекультивации нарушенных земель Крайнего Севера // Природные и техногенные комплексы: со-временное состояние и перспективы восстановления: Материалы международной научной конференции (13-18 июня 2016 г.). Новосибирск; Новокузнецк: СО РАН. 2016. С. 101–107.
Касимов Н.С., Власов Д.В. Кларки химических элементов как эталоны сравнения в экогеохимии. Вeстн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2015. № 2. С. 7–17.
Кириченко Е.В., Коць С.Я. Использование Аzo-tobacter chroococcum для создания комплексных биологических препаратов // Бiотехнологiя. 2011. Т. 4. No 3. C. 74–81.
Ламанова Т.Г., Шеремет Н.В. Агрофитоцено-зы на отвалах в южной части Кузнецкой котловины. Новосибирск: Изд-во «Офсет». 2010. 226 с.
Медведев Н. В. Рекомендации по применению противоэрозионных геосинтетических материалов. СПб.: МИАКОМ. 2013. 51 с.
Мосендз И. А., Алексеева С. А., Кременецкая И. П., Дрогобужская С. В., Слуковская М. В., Иванова Л. А. Комплексное использование вермикулитово-сунгулитовых отходов для рекультивации техногенно загрязненной территории // Современные проблемы комплексной переработки труднообогащаемых руд и техногенного сырья (Плаксинские чтения). Материалы Международной научной конференции (12-15 сентября 2017 г., Красноярск). Красноярск: СФУ. 2017. С. 388-391.
Овчинникова Е.В., Горбунова В.Б., Шаповалов А.Н. К вопросу о влиянии магний содержащихся материалов на микроструктуру и свойства готового агломерата // Теория и технология металлургического производства. 2019. №1(28). С. 18–23.
Панова В.Ф., Панов С.А., Карпачева А.А., Прохоренко О.Д. Переработка отходов обогащения железной руды // Вестник Сибирского гос. индустриального ун-та. 2017. № 3 (21). C. 56–62.
Пигарева Т.А., Абакумов Е.В. Биологические параметры почв и техногенных субстратов хвостохранилищ предприятия по добыче железной руды // Теоретическая и прикладная экология. 2015. Т. 1. С. 28–33.
Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 16 июня 2003 г. № 144 "О введении в действие СП 2.1.7.1386-03" (с изменениями идополнениями от 12 января 2010 г., от 31 марта 2011 г.). М. 16 с. URL: https://base.garant.ru/4179350/ (дата обращения 16.02.2021).
Постановление правительства Российской Федерации от 07.03. 2019 г. № 244 "Об изменении Правил ведения и сохранения земельных участков" [Ин-тернет-ресурс]https://news.ecoindustry.ru/2019/03/izme-neniya-v-pravila-2/ (дата обращения: 14.01.2020).
Проворная И. В., Юркевич Н. В. Количественная оценка экологического ущерба от загрязнения вод и земель в зоне складирования отходов горных работ // Экологический вестник России. 2014. № 7. С. 44–50.
Пыстина Н. Б., Баранов А. В., Беляков Е. Е., Унанян К. Л. Методологические аспекты восстановления антропогенно нарушенных ландшафтов полу-острова Ямал // Научно-технический сборник "Вести газовой науки". 2017. № 5 (33). С. 106 – 115.
Серая Г.И., Чибрик Т.С. Жизненность ценопопуляций многолетних трав зависимости от условий выращивания // Растения и промышленная среда. Свердловск: Уральский гос. ун-т. 1985. С.5-25.
Слуковская М.В., Иванова Л.А., Горбачева Т. Т., Дрогобужская С.В., Иноземцева Е.С., Марковская Е.Ф. Изменение свойств техногенно загрязненного грунта при использовании карбанатитового мелиоранта в зоне воздействия медно-никелевого комбината // Тр. Карельского научного центра РАН. 2013. №6. С. 133–141.
Столбушкин А.Ю., Стороженко Г.И. // Необ-ходимость и перспективы утилизации шламистых железорудных отходов Кузбасса в технологии стено-вых керамических материалов // Строительные мате-риалы. 2009. № 4. С. 2–5.
Тарасенко И.А., Харитонова Н.А., Оводова Е.В., Зиньков А.В., Корзун А.В. Трансформация минералого-геохимического состава отходов обогащения и её влияние на формирование высокоминерализованных вод (Приморский край, Россия) // Тихоокеанская геология. 2017. Т. 36. № 2. С. 106–118.
Трофимов И.Т., Ступина Л.А. Отношение сельскохозяйственных культур к почвенной кислотности и повышению их продуктивности // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2006. № 2 (22). С. 20–24.
Федеральный закон РФ «Об отходах производства и потребления (с изменениями на 7 апреля 2020 г.), (редакция, действующая с 14 июня 2020 г.). URL: http://docs.cntd.ru/document/90171159 (дата обращения 16.02.2021).
Чекасова Д.В., Бакаева М.Д., Силищев Н.Н., Логинов О.Н. Микробиологическая характеристика отвалов обогащения сульфидных медно-цинковых руд Уральского региона // Теоретическая и приклад-ная экология. 2012. Т.3. С. 96–100.
Шилова И. И., Терехова Э. Б., Лукьянец А. И. Техногенные пески и их рекультивация // Растения и промышленная среда. Свердловск: Уральский гос. ун-т. 1980. С. 131–145.
Якубайлик Э.К., Ганженко И.М., Бутов П.Ю., Килин В.И. Снижение потерь железа при мокрой се-парации в высоких полях // Журнал СФУ. Техника и технологии. 2016. №9 (8). С. 1302–1310.
Bortnikova S., Manstein Yu., Saeva O., Yurkevich N., Gaskova O., Bessonova E., Romanov R., Ermolaeva N., Chernuhin V., Reutsky A. Acid mine drainage migra-tion of Belovo zinc plant (South Siberia, Russia): Multi-disciplinary Study // International Evaluation of Manage-ment, Control and Governance Approaches. Water Secu-rity in the Mediterranean Region. (Eds. A. Scozzari and B. Mansouri). Netherlands: Springer. 2011. P. 191–208. DOI: 10.1007/978-94-007-1623-0_14.
Bortnikova S., Olenchenko V., Gaskova O. Yurkevich N., Abrosimova N., Shevko E., Edelev A., Korneeva T., Provornaya I., Eder L. Characterization of a gold extraction plant environment in assessing the haz-ardous nature of accumulated wastes (Kemerovo region, Russia) // Applied Geochemistry. 2018. V. 93. P. 145–157. DOI: 10.1016/j.apgeochem.2018.04.009.https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2018.04.009
Evaluation of Urban Soils:Suitability fo Green In-frastructure or Urban Agriculture. EPA Publication.No. 905R1103.2011. 20 p. URL:https://www.epa.gov/ sites/production/files/ 2015-10/documents/evaluation-of-urban-soils.pdf (дата обращения 18.02. 2021).
Feketová Z., Sládkovičcová V.H., Mangová B., Pogányová A., Śimkovic I., Krumpál M. Biological prop-erties of extremely acidic cyanide-laced mining Waste // Ecotoxicology. 2015. No 7. 12 p. DOI: 10.1007/s10646-015-1580-z.
Liste H.-H. Auswahl und Konditionierung alterna-tiver Pflansubstrate zur Rekultivverung von Deponien und Altablagerungen // Обеспечение безопасности закры-тых полигонов твёрдых бытовых отходов экологиче-скими методами: материалы междунар. семинара (7-13 сент. 2009 г. Пермь, ПГУ). Пермь-Берлин-Москва. 2009. С. 69–78.
Mrkovačk N.B., Bjelič D.D., Maksimovič L.L., Ćurčič Ž.A., Ćirič M.Z., Živanov M.S. The effect of inocu-lation with Azotobacter chroococcum on microorganisms in rhizosphere and sugar beet yield in organic farming // Mtica Srpska J. Nat. Sci. Novi Sad. 2016. No 130. P. 45–52. DOI: 10.2298/zmspn1630045m.
Piminov P.A. et al. Synchrotron Radiation Re-search and Application at VEPP-4 // Physics Procedia Volume. 2016. V. 84. P. 19–26/
Slukovskaya M. V., Kremenetskaya I. P., Ivanova L. A., Vasilieva T. N. Remediation conditions of an oper-ating copper-nickel plant: results of perennial experiment // Heavy Non-ferrous Metals. 2017. V. 2. P. 20–26. DOI: 10.17580/nfm.2017.02.04.
Tikhanovskiy A.N. Problems and methods of bio-logical recultivation of technogenic-disturbed land in the Far North // Advances in current natural sciences. 2017. No 2. P. 43-47.
Varadachari C., Ghosh K. On humus formation // Plant and Soil. 1984. V. 77. P. 305–315.
Загрузки
Опубликован
Номер
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2021 Антропогенная трансформация природной среды
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.