Влияние геохимических процессов на состояние золоотвалов угольных электростанций

Рассматриваются аварии и аварийно-опасные состояния золоотвалов угольных электростанций как результат взаимодействия инженерных, гидрологических и геохимических факторов. Показано, что наиболее типичными причинами аварий являются потеря устойчивости дамб, переполнение золоотвалов, разрушение дренажных и трубопроводных систем, фильтрационные процессы, локальные утечки и воздействие экстремальных гидрометеорологических условий. Последствия подобных инцидентов проявляются в загрязнении поверхностных и подземных вод, заилении русел, пылевом переносе золы, вторичном загрязнении почв и нарушении функционирования прилегающих экосистем. Особое внимание уделено роли геохимических процессов в развитии аварийности золоотвалов. Установлено, что после складирования золошлаковых отходов в теле золоотвала развиваются гидратация, выщелачивание, миграция элементов, вторичное минералообразование, окислительно-восстановительные преобразования железа и начальное почвообразование. Эти процессы изменяют состав поровых вод, фильтрационные свойства, степень водонасыщения, химическую агрессивность среды и пространственную неоднородность зольного массива. В результате усиливаются локальное переувлажнение, кольматация или перераспределение фильтрационных потоков, деградация дренажных элементов, коррозионное воздействие на бетонные и металлические конструкции, а также снижается устойчивость дамб. Сделан вывод, что аварийность золоотвалов определяется не только техническим состоянием сооружений, но и длительной геохимической эволюцией зольного массива. Обоснована необходимость постоянного геохимического, гидрологического и инженерного мониторинга для безопасной эксплуатации, консервации и рекультивации золоотвалов.

Вальцева А. И., Вальцев Н. В., Морозов Ю. П., Барбин Н. М., Швец М. А. Влияние геохимических процессов на состояние золоотвалов угольных электростанций // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 11-1. – С. 98–112. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_111_0_98.

Вальцева Александра Игоревна¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: a.i.valtseva@urfu.ru, ORCID ID: 0000-0003-0094-0775,
Вальцев Николай Владимирович¹ — старший преподаватель, e-mail: n.v.valtsev@urfu.ru, ORCID ID: 0009-0008-3001-5103,
Морозов Юрий Петрович — д-р техн. наук, профессор, Уральский государственный горный университет, e-mail: tails2002@inbox.ru, ORCID ID: 0000-0003-0554-5176,
Барбин Николай Михайлович¹ — д-р техн. наук, профессор; Уральский институт Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий, e-mail: n.m.barbin@urfu.ru, ORCID ID: 0000-0002-6709-4334,
Швец Михаил Алексеевич¹ — ведущий программист, e-mail: m.a.shvets@urfu.ru, ORCID ID: 0009-0000-8972-2947,
¹ Уральский Федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина.

Вальцева А.И., e-mail: a.i.valtseva@urfu.ru.

1. Wang N., Sun X., Zhao Q., Yang Y., Wang P. Leachability and adverse effects of coal fly ash: A review // Journal of Hazardous Materials. 2020, vol. 396, article 122725. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2020.122725.

2. Harkness J. S., Sulkin B., Vengosh A. Evidence for coal ash ponds leaking in the Southeastern United States // Environmental Science & Technology. 2016, vol. 50, no. 12, pp. 6583—6592. DOI: 10.1021/acs.est.6b01727.

3. Petrović M., Fiket Ž. Environmental damage caused by coal combustion residue disposal: A critical review of risk assessment methodologies // Chemosphere. 2022, vol. 299, article 134410. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2022.134410.

4. Chen Y., Fan Y., Huang Y., Liao X., Xu W., Zhang T. A comprehensive review of toxicity of coal fly ash and its leachate in the ecosystem // Ecotoxicology and Environmental Safety. 2024, vol. 269, article 115905. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2023.115905.

5. Tian Q., Guo B., Nakama S., Sasaki K. Distributions and leaching behaviors of toxic elements in fly ash // ACS Omega. 2018, vol. 3, no. 10, pp. 13055—13064. DOI: 10.1021/acsomega.8b02096.

6. Khudyakova L. I., Garkusheva N. M., Paleev P. L., Kotova I. Yu., Khomoksonova D. P., Gulyashinov P. A., Antropova I. G. Revegetation of thermal power plant ash dumps or sustainable urban development // Urban Science. 2025, vol. 9, no. 6, article 210. DOI: 10.3390/urbansci9060210.

7. Lemly A. D. Damage cost of the Dan River coal ash spill // Environmental Pollution. 2015, vol. 197, pp. 55—61. DOI: 10.1016/j.envpol.2014.11.027. 

8. Santamarina J. C., Torres-Cruz L. A., Bachus R. C. Why coal ash and tailings dam disasters occur // Science. 2019, vol. 364, no. 6440, pp. 526—528. DOI: 10.1126/science.aax1927.

9. Banda M. F., Matabane D. L., Munyengabe A. A phytoremediation approach for the restoration of coal fly ash polluted sites: a review // Heliyon. 2024, vol. 10, no. 23, article e40741. DOI: 10.1016/j.heliyon.2024.e40741.

10. Вшивкова Т. С., Омельченко М. В., Бурухина Е. В., Самчинская Л. П., Сибирская Е. К. Оценка влияния Партизанской ГРЭС на экологическое состояние р. Партизанская и р. Ключ Лозовый // Чтения памяти Владимира Яковлевича Леванидова. — 2005. — № 3. — C. 139—155.

11. Душкова Д. О., Евсеев А. В. Анализ техногенного воздействия на геосистемы Европейского Севера России // Арктика и Север. — 2011. — № 4. — C. 162—195.

12. Крылов Д., Путинцева В., Крылов Е. Экологические последствия использования угля вместо природного газа в энергетике // Бюллетень по атомной энергии. — 2001. — № 9. — C. 6—16.

13. Парфенова А. Е. Фиторемедиация почвенных покровов, загрязненных солями тяжелых металлов. Аналитический обзор // Экосистемы. — 2023. — № 35. — С. 64—73.

14. Сиротюк В. В. Некоторые особенности состава и свойств золошлака и золы-уноса от сжигания экибастузских углей // Вестник СибАДИ. — 2025. — Т. 22. — № 3. — С. 460—477. DOI: 10.26518/2071-7296-2025-22-3-460-477.

15. Uzarowicz Ł., Zagórski Z., Mendak E., Bartmiński P., Szara E., Kondras M., Oktaba L., Wendland A., Rogoziński R. Technogenic soils (Technosols) developed from fly ash and bottom ash from thermal power stations combusting bituminous coal and lignite. Part I. Properties, classification, and indicators of early pedogenesis // Catena. 2017, vol. 157, pp. 75—89. DOI: 10.1016/j.catena.2017.05.010.

16. Uzarowicz Ł., Skiba M., Leue M., Zagórski Z., Gąsiński A., Trzciński J. Technogenic soils (Technosols) developed from fly ash and bottom ash from thermal power stations combusting bituminous coal and lignite. Part II. Mineral transformations and soil evolution // Catena. 2018, vol. 162, pp. 255—269. DOI: 10.1016/j.catena.2017.11.005.

17. Izquierdo M., Querol X. Leaching behaviour of elements from coal combustion fly ash: An overview // International Journal of Coal Geology. 2012, vol. 94, pp. 54—66. DOI: 10.1016/j.coal.2011.10.006.

18. Uzarowicz Ł., Górka-Kostrubiec B., Dudzisz K., Rachwał M., Zagórski Z. Magnetic characterization and iron oxide transformations in Technosols developed from thermal power station ash // Catena. 2021, vol. 202, article 105292. DOI: 10.1016/j.catena.2021.105292.

19. Dergacheva M., Trunova V., Nekrasova O., Siromlya T., Uchaev A., Bazhina N., Radchenko T., Betekhtina A. Assessment of the macro- and microelement composition of fly ash from 50-year-old ash dumps in the Middle Urals (Russia) // Metals. 2021, vol. 11, no. 10, article 1589. DOI: 10.3390/met11101589.

20. Nekrasova O., Radchenko T., Betekhtina A., Petrova T., Uchaev A., Dergacheva M. Carbon sequestration by soils of ash dump forest areas in the Middle Urals (Russia) // Forests. 2023, vol. 14, no. 11, article 2178. DOI: 10.3390/f14112178.