апрель 2017

Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами и способы снижения техногенного влияния отходов горно-перерабатывающей промышленности


Джумаев Ш. Ш. , Юнусов М. М.
Химия и современные технологии
Abstract / Full Text

Джумаев Ш. Ш., Юнусов М. М. Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами и способы снижения техногенного влияния отходов горно-перерабатывающей промышленности / Химия и современные технологии : Метериалы VIII Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Химия и современные технологии», 2017. – C. 114-115


В Северном Таджикистане за последние 50 лет в результате деятельности добывающей и перерабатывающей промышленности скопилось огромное количество промышленных отходов. Наиболее опасными из них являются отходы обогащения золотосодержащих руд, так как они имеют большие концентрации таких потенциально токсичных элементов как Cd, Cu, Pb, Zn. Разработка методов улучшения экологической ситуации до последнего времени проводилась в основном путем совершенствования технологий производства (создание безотходных технологий, переработка отходов, совершенствование систем очистки сбросов и выбросов и т.д.), что, несомненно, является важным и перспективным направлением.

Цель работы заключается в построении экогеохимической модели миграции металлов (Zn, Cd, Pb, Cu, Ba, Fe) в горнодобывающих регионах с прогнозной оценкой их распространения в поверхностные воды и организм человека.

Поверхностные воды реки Сыр-Дарья подвергаются интенсивному влиянию отходов горнодобывающей промышленности Согдийской области, а в частности Адрасманского ГОКа и золотоизвлекательной фабрики СП Апреловка. Материал, положенный в основу данной работы, был отобран в течение полевых сезонов 2015-2016 гг. Схема опробования была составлена таким образом, чтобы фактический материал характеризовал речную систему от фоновой точки до участков с максимальным влиянием хвостохранилища и затем ниже по течению, чтобы проследить распространение вредных веществ. Проделан комплекс полевых, минералогических, экспери-ментальных и физико-химических исследований.

Проведена экогеохимическая оценка состояния территории, испытывающей влияние хвостохранилищ Адрасманского ГОКа и золотоизвлекательной фабрики СП Апреловка. Хранение золотосодер-жащих отходов в русле реки Сыр-Дарья за 50 лет привело к интенсивному преобразованию вещества, в результате чего 30-50% Zn, Cd и Cu перешло в легкоподвижные формы. Техногенные воды являются высокоминерали-зованными сульфатными растворами. Основные химические формы металлов в водах – это сульфатные комплексы и аква-ионы (Me(SO4)2, Me(SO4)2-, Me2+), а в поверхностной воде реки большее значение приобретают карбонатные, гидрокарбонатные и гидроксидные комплексы металлов (MeCO3, Me(CO3)2-, MeHCO3+, Me(OH)2, MeOH+).

Металлы в условиях, которые характерны для данной реки, прочно связываются веществом донного осадка и практически не вызывают вторичных загрязнений речной воды (доли водорастворимых форм меньше 1%), но могут быть опасными для обитателей дна . При подкислении среды значительно повышается мобильность Cu, Zn, Pb и особенно Cd. Аномалии металлов в донном осадке протягиваются на расстояние десятков километров от очага загрязнения с формированием наиболее контрастных ореолов Pb, Ba и Cu в нижнем течении реки в отличие от поверхностных вод, в которых концентрации металлов закономерно снижаются. В зонах влияния заводов как водные, так и наземные растения сильно загрязнены Zn, Cd, Pb и Cu.

В лабораторных условиях были проведены серии экспериментов по исследованию способов снижения техногенного влияния некоторых потенциально токсичных компонентов на окружающую среду. Для про-ведения эксперимента были взяты следующие материалы: 1) торфо-гуминовый препарат ЕАП (разработчик – Институт проблем химико-энергетических технологий (ИПХЭТ) СО РАН, г. Бийск); 2) глина 1 Таганского месторождения (Казахстан); 3) глина 2 Камалинского месторождения (Красноярский край); 4) мраморизованный известняк Салаирского рудного поля, с примесью доломита.

Из результатов данного эксперимента можно предложить довольно простые способы снижения техногенного влияния отходов на окружающую среду. Известняк и торфо-гуминовый препарат можно использовать по отдельности и совместно для нейтрализации кислых и слабокислых поровых вод отвалов и дренажных потоков, а именно: раствором препарата ЕАП можно полить, а измельченным известняком «посыпать» поверхность отходов, склоны берегов Талмовских песков, дренажные ручьи Салагаевского лога и Беловских клинкеров; из известняка и торфо-гуминового препарата приготовить «фильтры-подушки», которые следует установить на выходе дренажных потоков, чтобы снизить доли форм потенциально токсичных компонентов в растворе.

Смесь глинистого материала с измельченным известняком и торфо-гуминовым препаратом рекомендуется использовать при создании комплексного геохимического барьера для снижения техногенной нагрузки. Такой барьер нейтрализует растворы за счет кальцита, доломита и препарата ЕАП, задерживает проникновение кислорода, воды и дренажных потоков за счет плотного глинистого материала, а также интенсивно снижать концентрации тяжелых металлов (за счет процессов гидролиза некоторых соединений, соосаждения, коагуляции и сорбции).