Проблемы и перспективы вовлечения отходов обогащения полиметаллических и железных руд в биологическую консервацию

Автор: Артамонова Валентина Сергеевна, Бортникова Светлана Борисовна, Черный Николай Константинович

Журнал: Антропогенная трансформация природной среды @atps-psu

Статья в выпуске: 1 т.7, 2021 года.

Бесплатный доступ

Отходы рудообогащения - это мелкодисперсный материал, который представляет собой серьёзную проблему загрязнения окружающей среде. Однако высокое остаточное содержание в них редких и благородных металлов, 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 биоаугментации - привноса в корнеобитаемый слой экзогенного растительного вещества и азотобактерий, способствующих 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.

Еще

Отходы рудообогащения, биоконсервация, токсичность, окружающая среда

Короткий адрес: https://sciup.org/147236806

IDR: 147236806   |   DOI: 10.17072/2410-8553-2021-1-87-101

Список литературы Проблемы и перспективы вовлечения отходов обогащения полиметаллических и железных руд в биологическую консервацию

  • 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 природной 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/5b5057 e2e3f57400a882e9f0/ 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 (дата 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 состава подземных и поверхностных вод на территории разработки вольфрамовых месторождений Забайкалья: 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: современное 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. BeCT^ Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2015. № 2. С. 7-17.
  • Кириченко Е.В., Коць С.Я. Использование Аю-tobacter chroococcum для создания комплексных биологических препаратов // Бютехнолопя. 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 хвосто-хранилищ 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 и дополнениями 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" [Интернет-ресурс] https://news.ecoindustry. ги/2019/03/17ше-пеп1уа-у-ргауИа-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 полуострова Ямал // Научно-технический сборник "Вести газовой науки". 2017. № 5 (33). С. 106 - 115.
  • Серая Г.И., Чибрик Т.С. Жизненность ценопо-пуляций 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. // Необходимость и перспективы утилизации шламистых железорудных отходов Кузбасса в технологии стеновых керамических материалов // Строительные материалы. 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.). иЯЬ: 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 прикладная 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. унт. 1980. С. 131-145.
  • Якубайлик Э.К., Ганженко И.М., Бутов П.Ю., Килин В.И. Снижение потерь железа при мокрой сепарации в высоких полях // Журнал СФУ. Техника и технологии. 2016. №9 (8). С. 1302-1310.
  • БогШкоуа 8., Manstein Уи., Баеуа О., Уигкеуг N., Gaskova O., Bessonova E., Romanov R., Ermolaeva N., Chernuhin V., Reutsky A. Acid mine drainage migration of Belovo zinc plant (South Siberia, Russia): Multi-disciplinary Study // International Evaluation of Management, Control and Governance Approaches. Water Security 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 hazardous nature of accumulated wastes (Kemerovo region, Russia) // Applied Geochemistry. 2018. V. 93. P. 145157. 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 Infrastructure 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., Sládkoviccová V.H., Mangová B., Pogányová A., Simkovic I., Krumpál M. Biological properties 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 alternativer Pflansubstrate zur Rekultivverung von Deponien und Altablagerungen // Обеспечение безопасности закрытых полигонов твёрдых бытовых отходов экологическими методами: материалы междунар. семинара (713 сент. 2009 г. Пермь, ПГУ). Пермь-Берлин-Москва. 2009. С. 69-78.
  • Mrkovack N.B., Bjelic D.D., Maksimovic L.L., Curcic Z.A., Ciric M.Z., ZivanovM.S. The effect of inoculation 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. 4552. DOI: 10.2298/zmspn1630045m.
  • Piminov P.A. et al. Synchrotron Radiation Research 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 operating 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 biological 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.
Еще
Статья научная