Оценка содержания тяжелых металлов в почве рекультивированного хвостохранилища Урупского горно-обогатительного комбината

Горнодобывающие предприятия оказывают негативное воздействие на окружающую среду, в частности, вызывая загрязнение тяжелыми металлами. На территории Кавказа расположен Урупский горно-обогатительный комбинат (ГОК), добывающий около 46% запасов медной руды на Юге России. Отходы, хранящиеся в хвостохранилищах, содержат высокие концентрации меди (Cu), цинка (Zn), свинца (Pb) и других тяжелых металлов. Данное исследование посвящено оценке содержания тяжелых металлов в почвах рекультивированного хвостохранилища Урупского ГОК. Валовое содержание тяжелых металлов в почве определяли рентгенофлуоресцентным методом. Оценку загрязнения проводили с помощью единого индекса загрязнения, индекса нагрузки загрязнения, интегрального индекса загрязнения Немерова, потенциального экологического риска и суммарного показателя загрязнения. Результаты исследования показали, что валовое содержание тяжелых металлов в почвах рекультивированного хвостохранилища Урупского ГОК в большинстве образцов не превышает фоновые значения и ориентировочно допустимые концентрации. Согласно большинству рассчитанных индексов, почвы рекультивированного хвостохранилища относятся к незагрязненным. Сравнение использованных показателей и индексов загрязнения свидетельствует о разной степени их природоохранной жесткости.

Храпай Е. С., Кузина А. А., Колесников С. И., Минникова Т. В., Казеев К. Ш. Оценка содержания тяжелых металлов в почве рекультивированного хвостохранилища Урупского горно-обогатительного комбината // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2024. – № 4. – С. 56–68. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_4_0_56.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-74-01071, https://rscf.ru/project/23-74-01071/ в Южном федеральном университете.

Храпай Екатерина Сергеевна¹ — студент, лаборант-исследователь, e-mail: katerinap1996@mail.ru,
Кузина Анна Андреевна¹ — канд. биол. наук, старший научный сотрудник, e-mail: ankuzin@sfedu.ru, ORCID ID: 0000-0001-8816-5288,
Колесников Сергей Ильич¹ — д-р с.-х. наук, профессор, зав. кафедрой, e-mail: kolesnikov@sfedu.ru, ORCID ID: 0000-0001-5860-8420,
Минникова Татьяна Владимировна¹ — канд. биол. наук, ведущий научный сотрудник, e-mail: loko261008@yandex.ru, ORCID ID: 0000-0002-9453-7137,
Казеев Камиль Шагидуллович¹ — д-р геогр. наук, профессор, директор Академии биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского, e-mail: kazeev@sfedu.ru, ORCID ID: 0000-0002-0252-6212,
¹ Академия биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского, Южный федеральный университет.

Храпай Е.С., e-mail: katerinap1996@mail.ru.

1. Басова И. А., Иоина М. А., Глухова Е. Н. Геоэкологическое состояние почвенного покрова в горнопромышленных регионах // Известия ТулГУ. Науки о земле. — 2010. — № 1. — С. 16—20.

2. Шабанов М. В., Маричев М. С., Манджиева С. С., Соколов А. А. Формирование хемоземов в условиях длительного воздействия аэропромышленных выбросов горно-металлургического комбината // Устойчивое развитие горных территорий. — 2023. — Т. 15. — № 3. — С. 727—740. DOI: 10.21177/1998-4502-2023-15-3-727-740.

3. Galhardi J. A., de Mello J. W. V., Wilkinson K. J. Environmental and health risk assessment of agricultural areas adjacent to uranium ore fields in Brazil // Environmental Geochemistry and Health. 2020, vol. 42, no. 11, pp. 3965—3981. DOI: 10.1007/s10653-020-00659-3.

4. Мощенко Д. И., Кузина А. А., Колесников С. И. Сравнительная оценка устойчивости черноземов Центрального Предкавказья и Кавказа к загрязнению свинцом, хромом, медью, никелем и нефтью // Устойчивое развитие горных территорий. — 2020. — Т. 12. — № 1. — С. 76—87. DOI: 10.21177/1998-4502-2020-12-1-76-87.

5. Li S. L., Jiang W., Yu H., Wang X. The recent progress China has made in green mine construction, Part I: Mining groundwater pollution and sustainable mining // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2022, vol. 19, no. 9, article 5673. DOI: 10.3390/ijerph19095673.

6. Петрова Т. А., Рудзиш Э. Рекультивация техногенно-нарушенных земель с применением осадков сточных вод в качестве мелиорантов // Записки Горного института. — 2021. — Т. 251. — С. 767—776. DOI: 10.31897/PMI.2021.5.16.

7. Tang L., Liu X., Wang X., Liu S., Deng H. Statistical analysis of tailings ponds in China // Journal of Geochemical Exploration. 2020, vol. 216, article 106579. DOI: 10.1016/j.gexplo.2020.106579.

8. Liu B., Wang S., Wang J., Zhang X., Shen Z., Shi L., Chen Y. The great potential for phytoremediation of abandoned tailings pond using ectomycorrhizal Pinus sylvestris // Science of the Total Environment. 2020, vol. 719, article 137475. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.137475.

9. Митракова Н. В., Хайрулина Е. А., Блинов С. М., Перевощикова А. А. Эффективность рекультивации кислых сульфатных почв в районах угледобычи // Записки Горного института. — 2023. — Т. 260. — С. 266—278. DOI: 10.31897/PMI.2023.31.

10. Pencea I., Turcu R. N., Popescu-Argeș A. C., Timiș A. L., Priceputu A., Ungureanu C., Niculescu F. L. An improved balanced replicated sampling design for preliminary screening of the tailings ponds aiming at zero-waste valorization. A Romanian case study // Journal of Environmental Management. 2023, vol. 331, article 117260. DOI: 10.1016/ j.jenvman.2023.117260.

11. Yu H., Zahidi I., Fai C. M. Reclaiming abandoned mine tailings ponds for agricultural use: Opportunities and challenges // Environmental Research. 2023, vol. 232, article 116336. DOI: 10.1016/j. envres.2023.116336.

12. Юрак В. В. Апакашев Р. А., Валиев Н. Г., Лебзин М. С. Сорбент-ориентированный метод детоксикации почв от тяжелых металлов // Устойчивое развитие горных территорий. — 2021. — Т. 13. — № 1. — С. 135—150. DOI: 10.21177/1998-4502-2021-13-1-135-150.

13. Мощенко Д. И., Колесников С. И., Кузина А. А., Меженков А. А., Литвинов Ю. А. Разработка прогнозных картосхем нарушения экосистемных функций почв Центрального Предкавказья и Кавказа при их загрязнении разными концентрациями меди // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 5-1. — С. 104—116. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_ 51_0_104.

14. Казеев К. Ш., Колесников С. И., Акименко Ю. В., Даденко Е. В. Методы биодиагностики наземных экосистем. — Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2016. — 356 c.

15. Kowalska J. B., Mazurek R., Gąsiorek M., Zaleski T. Pollution indices as useful tools for the comprehensive evaluation of the degree of soil contamination. A review // Environmental Geochemistry and Health. 2018, vol. 40, pp. 2395—2420. DOI: 10.1007/s10653-018-0106z.

16. Varol M. Assessment of heavy metal contamination in sediments of the Tigris River (Turkey) using pollution indices and multivariate statistical techniques // Journal of Hazardous Materials. 2011, vol. 195, pp. 355—364. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2011.08.051.

17. Qingjie Gong, Jun Deng, Xiang Yunchuan, Wang Qingfei, Liqiang Ya Calculating pollution indices by heavy metals in ecological geochemistry assessment and a case study in parks of Beijing // Journal of China University of Geosciences. 2008, vol. 19, pp. 230—241. DOI: 10.1016/S10020705(08)60042-4.

18. Håkanson L. An ecological risk index for aquatic. Pollution control. A sedimentological approach // Water Research. 1980, vol. 14, pp. 975—1001. DOI: 10.1016/0043-1354(80)90143-8.

19. Авдощенко В. Г., Климова А. В. Оценка загрязнения тяжелыми металлами почв города Петропавловска-Камчатского, Камчатский край // Вестник Камчатского государственного технического университета. — 2022. — № 61. — С. 65—81. DOI: 10.17217/2079-0333-2022-61-65-81.

20. Сает Ю. Е., Ревич Б. А., Янин Е. П. и др. Геохимия окружающей среды. — М.: Недра, 1990. — 335 с.

21. Кузнецов А. М. Фесюн А. П., Самохвалов С. Г., Махонька Э. П. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. — М., 1992. — 57 с.

22. Самсонова В. П., Мешалкина Ю. Л. Часто встречающиеся неточности и ошибки применения статистических методов в почвоведении // Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева. — 2020. — № 102. — С. 164—182. DOI: 10.19047/0136-1694-2020-102-164-182.

23. Мощенко Д. И., Кузина А. А., Колесников С. И. Экологически безопасные концентрации никеля в почвах Центрального Предкавказья и Кавказа // Устойчивое развитие горных территорий. — 2022. — Т. 14. — № 3. — С. 401—409. DOI: 10.21177/1998-4502-2022-14-3-401-409.

24. Национальный проект «Экология» https://www.mnr.gov.ru/activity/np_ecology/fp-chistayastrana/.