Оценка возможности использования отходов производства при разработке мероприятий по иммобилизации тяжелых металлов

Учитывая качественный состав месторождений полезных ископаемых Уральского региона, высока доля загрязненного тяжелыми металлами почвенного покрова в зоне активного земледелия. Задачей проведенных экспериментальных исследований является поиск эффективных «веществ-иммобилизаторов» из разряда производственных отходов, снижающих подвижность ряда тяжелых металлов. Экспериментальные исследования проводились на площадке опытной базы лаборатории экологии горного производства ИГД УрО РАН в с. Фомино (Свердловская обл). Определение элементного состава проб проведено с использованием атомно-абсорбционного метода при помощи Spectr AA-240 FS (VarianOpticalSpectr. Instrum, Australia). Полученные результаты свидетельствуют о наличии процессов иммобилизации подвижных форм меди и цинка в исследуемых субстратах по отношению к исходному техногенному грунту, при внесении производственных отходов, образующихся на предприятиях Свердловской области: самораспадающегося сталеплавильного шлака установки печь-ковш (АО «Синарский трубный завод») и куриного помёта (АО «Птицефабрика «Рефтинская»). Наибольшее снижение подвижных форм меди и цинка фиксируется в образцах № 1, 3, 5 в пропорциях 50% грунт/50% шлак+навоз, однако в образце № 3 наблюдается увеличение подвижной формы меди до 3,8 мг/кг на дату окончания эксперимента. В образце № 6 с пропорцией 90:10 (грунт/шлак+навоз) получена урожайность картофеля в 470 г., этот результат вызывает интерес, т.к. концентрация подвижных форм цинка составила 25,8 мг/кг, хотя медь осталась на высоком уровне, что требует поиска дополнительных «веществ-иммобилизаторов» меди.

Ключевые слова: иммобилизация, концентрация, техногенный грунт, тяжелые металлы, отходы производства, шлак, куриный помёт, сельскохозяйственная продукция, аккумуляция.
Как процитировать:

Антонинова Н. Ю., Шубина Л. А., Шепель К. В., Собенин А. В., Усманов А. И. Оценка возможности использования отходов производства при разработке мероприятий по иммобилизации тяжелых металлов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 5—1. — С. 46—55. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_51_0_46.

Благодарности:

Статья подготовлена в рамках Госзадания №075-00412-22 ПР. Тема 2 (2022—2024). Разработка геоинформационных технологий оценки защищенности горнопромышленных территорий и прогноза развития негативных процессов в недропользовании (FUWE-2022-0002), рег. №1021062010532-7-1.5.1 и гранта РФФИ № 20-45-660014 «Исследование закономерностей миграции и накопления тяжелых металлов в природных системах, испытывающих локальную техногенную нагрузку предприятий горнометаллургического комплекса с целью разработки эффективных методов их экологической реабилитации», при финансовой поддержке Правительства Свердловской области.

Номер: 5
Год: 2022
Номера страниц: 46-55
ISBN: 0236-1493
UDK: 622.882:504.54
DOI: 10.25018/0236_1493_2022_51_0_46
Дата поступления: 01.11.2021
Дата получения рецензии: 25.02.2022
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 10.04.2022
Информация об авторах:

Антонинова Наталья Юрьевна1 — канд. техн. наук., зав. лабораторией экологии горного производства, natal78@list.ru, ORCID iD: 0000-0002-8503-639X;
Шубина Любовь Андреевна1 — научный сотрудник лаборатории экологии горного производства, las714@mail.ru, ORCID iD: 0000-0002-8596-3679;
Шепель Ксения Викторовна1 — младший научный сотрудник лаборатории экологии горного производства, ksena20@yandex.ru, ORCID iD: 0000-0002-2827-8421;
Собенин Артём Вячеславович1 — младший научный сотрудник лаборатории экологии горного производства, arsob@yandex.ru, ORCID iD: 0000-0001-5513-5680;
Усманов Альберт Исмагилович1 — младший научный сотрудник лаборатории экологии горного производства, albert3179@mail.ru, ORCID iD: 0000-0002-3650-0467;
1 Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук, г. Екатеринбург, Россия.

 

Контактное лицо:
Список литературы:

1. Рыбникова Л. С., Рыбников П. А. Геоэкологические проблемы отходов горного производства в старопромышленных районах Среднего Урала / Сергеевские чтения: Научная конференция в рамках IX Международного форума «Экология». Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии. — М: РУДН, 2018. — С. 91—96.

2. Yazbek L. D. Hydrogeochemical factors influencing metal transport and transformation in a stream impaired by acid mine drainage. M. S. theses. Kent State University, 2019.

3. Clemens S. Toxic metal accumulation, responses to exposure and mechanisms of tolerance in plants // Biochimie. 2006. Vol. 88. No 11 Pp. 1707—1719. DOI 10.1016/j. biochi.2006.07.003.

4. Bradl H. B. Adsorption of heavy metal ions on soils and soils constituents // Journal of Colloid and Interface Science. 2004. Vol. 277. Pp. 1—18. DOI 10.1016/j.jcis.2004.04.005.

5. Yurak V. et al. Testing of Natural Sorbents for the Assessment of Heavy Metal Ions’ Adsorption // Applied Sciences. 2021. Vol. 11. P. 3723. DOI 10.3390/app11083723

6. Мосендз И. А., Кременецкая И. П., Дрогобужская С. В., Алексеева С. А. Сорбция тяжелых металлов фильтрующими модулями с вермикулит-сунгулитовыми продуктами // Вестник МГТУ. — 2020. — Т. 23. — № 2. — С. 182—189. DOI 10.21443/1560— 9278—2020—23—2—182—189.

7. Rosenfeld C. E. et al. Microscale investigations of soil heterogeneity: impacts on zinc retention and uptake in zinc‐contaminated soils // Journal of Environmental Quality. 2017. Vol. 46. No 2. Pp. 373—383. DOI 10.2134/jeq2016.05.0184.

8. Rosenfeld C. E., Chaney R. L., Martinez C. E. Soil geochemical factors regulate Cd accumulation by metal hyperaccumulating Noccaea caerulescens (J. Presl & C. Presl) FK Mey in field-contaminated soils // Science of the Total Environment. 2018. Vol. 616. Pp. 279—287. DOI 10.1016/j.scitotenv.2017.11.016.

9. Антонинова Н. Ю., Собенин А. В., Шубина Л. А. Оценка возможности использования промышленных отходов при формировании геохимических барьеров // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — 2020. — № 12. — С. 78—88. DOI 10.25018/0236-1493-2020-12-0-78-88.

10. Антонинова Н. Ю., Усманов А. И., Шубина Л. А., Собенин А. В. Оценка возможности применения торфо-диатомитового мелиоранта при разработке мероприятий по экологической реабилитации нарушенных экосистем // Устойчивое развитие горных территорий. — 2020. — Т. 12. — № 4(46). — С. 493—500. DOI 10.21177/1998-45022020-12-4-493-500.

11. Matveeva V., Lytaeva T., Danilov A. Application of steel-smelting slags as material for reclamation of degraded lands // Journal of Ecological Engineering. 2018. Vol. 19. N. 6. Pp. 97—103. DOI 10.12911/22998993/93511.

12. Velasco-Garduno O. et al. Copper removal from wastewater by a chitosan-based biodegradable composite // Environmental Science and Pollution Research. 2020. Vol. 27. Pp. 1—9. DOI 10.1007/s11356-019-07560-2.

13. MARS 6 Microwave Acid Digestion. Method Note Compendiumod URL: http://cem. com/media/contenttype/media/literature/MetNote_MARS6_Compendium.pdf (дата обращения: 09.02.2022)

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.