Загрязнение почв территорий, граничащих с террикониками и возможные пути решения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Южный федеральный университет

Загрязнение почв территорий, граничащих с террикониками и возможные пути решения

Н.В. Громакова, А.В. Барахов, Я.А. Попилешко

Аннотация

Исследованы почвы территорий, прилегающих к терриконикам угольных шахт. В почве обнаружены избыточные количества меди, цинка, никеля и свинца. Степень техногенного воздействия определяется дальностью действия - 200-500 м. Необходимым представляется восстановление территорий после удаления техногенного источника - террикоников.

Ключевые слова: почва, медь, цинк, никель, свинец, кадмий, подвижные формы, терриконики.

терриконик шахта медь

Введение

Ростовская область - важный угледобывающий регион Российской федерации. Разработка месторождений черного угля, строительство, активная эксплуатация шахт и, как следствие, формирование огромных масс отработанного угля в виде большого количества террикоников привела к серьезному нарушению экологического баланса на территории Донецкого кряжа [1]. Терриконики представляют собой искусственные насыпи из пустых пород, извлеченных при подземной разработке месторождений полезных ископаемых, в первую очередь, угля. Среди минералов, присутствующих в составе террикоников, по количеству преобладают кварц (30-40 %) и полевые шпаты (25-35 %). Помимо них, в их составе присутствуют такие глинообразующие минералы, как иллит, каолинит, а также корунд, магнетит, гематит [2]. В зависимости от горно-геологических условий местности, в которой ведется добыча полезных ископаемых, в составе террикоников также могут присутствовать оксиды металлов: Ti, Zn, Pb, V, Mo, Ni и др. Зачастую терриконики в процессе старения подвергаются самовозгоранию. Данный процесс обусловлен высоким содержанием в их составе угольных частиц, количество которых может достигать в некоторых случаях 30 %. В ходе высокотемпературных процессов горения и тления цвет террикоников изменяется с черного на красно-кирпичный, что обусловливает общепринятые названия террикоников: «черные» - до самовозгорания и «красные» - после [3].

В соответствии с действующим нормативным документом СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов» регламентированы ориентировочные размеры санитарно-защитных зон, характер и количество выделяемых в окружающую среду загрязняющих веществ. Для террикоников, на которых проведены мероприятия по подавлению самовозгорания, размер санитарно-защитной зоны составляет 300 м, а если данные мероприятия не были проведены, - 500 м. Как следствие, терриконики исключают из хозяйственного оборота значительные площади земель, исключая их возможность использование для строительства и сельского хозяйства, сказывается их негативное влияние на здоровье населения.

Целью наших исследования являлась экологическая оценка территорий сельскохозяйственных угодий, прилегающих к терриконикам.

Объекты и методы

Для экологической оценки исследуемой территории в почве определяли содержание подвижных форм тяжёлых металлов (ТМ). Исследования проводились на поле, расположенном на участке 983 км федеральной трассы М 4, в Красносулинском районе Ростовской области. Почва здесь представлена черноземом обыкновенным. Здесь располагаются большие отвалы переработанного угля. Методика исследований предусматривала отбор почвенных проб в слое 0-20 см на заложенных стационарных мониторинговых участках по удалению от терриконика в наветренную сторону: 50 м, 100 м, 200 м, 300 м, 500 м. Отбор проб почвы на этих участках осуществлялся в соответствии с методическими требованиями к отбору. Объединенная проба была составлена из пяти точек, располагающихся по способу «конверт» (ГОСТ 17.4.3.01-83). В почвенных образцах определяли подвижные формы меди, цинка, никеля, свинца и кадмия с помощью ацетатно-аммонийного буферного раствора с рН 4,8 (ААБ) с последующим определением методом атомно-адсорбционной спектрофотометрии (ААС) [4].

Результаты и обсуждение

Цвет террикоников исследуемой территории - красно-кирпичный, что определяет предшествующий здесь процесс самовозгорания. Горение и дымление террикоников влечет за собой загрязнение прилегающих территорий поллютантами на различное расстояние. По результатам наших исследований в почве имеет место превышение предельно-допустимых концентраций (ПДК) для меди, цинка, никеля и свинца. Превышения ПДК по кадмию не отмечено. Содержание меди и никеля в 2-3 раза превышает допустимое их содержание в почве, причем эта ситуация наблюдается на всем протяжении исследования - до 500 м. Незначительное превышение ПДК цинком и свинцом отмечено на расстоянии 200-300 м по удалению от терриконика.

Таблица 1 Содержание тяжелых металлов в почве территории, прилегающей к терриконикам

Ранее проводимыми исследованиями [5,6] данной территории установлен факт нарушения экологического равновесия, по причине расположения здесь дымящих и пылящих террикоников.

Оценивая полученные результаты почвенного обследования, можно заключить, что в породе нет большого количества свинца и кадмия, относящихся к I классу опасности. Однако, следует обратить внимание на загрязнение почвы, находящейся в сельскохозяйственном обороте подвижными формами ТМ, что определяет опасность их включения в трофические цепи. Ввиду этого располагающиеся на исследуемой территории терриконики необходимо удалять, земли восстанавливать в соответствии с существующими санитарно-гигиеническими нормативами. Дальнейшее исследование отработанной породы необходимо для определения пути её переработки.

Переработка, и их полная утилизация при этом является наиболее радикальным способом снижения негативного влияния террикоников на окружающую среду. В научной литературе широко рассматривается возможность использования техногенных отходов при производстве строительных материалов [7-12].

Исследование выполнено в рамках научного проекта Министерства образования и науки РФ, проект № 5.948.2017/ПЧ

Выводы

В почве земельных угодий, прилегающих к терриконикам угольных шахт, обнаружены количества меди, цинка, никеля и свинца свыше ПДК.

Дальность действия терриконика, как источника техногенного воздействия, составляет 200-500 м.

Дальнейшие исследования переработанной породы необходимы для её утилизации и переработки и дальнейшего использования в строительстве.

Литература

1. Экологический вестник Дона «О состоянии окружающей среды и природных ресурсов Ростовской области в 2010 году» / под общей ред. С. М. Назаровой, В. М. Остроуховой, М. В. Паращенко. Ростов-на-Дону. 2011. - 210 с.

2. Баталин Б.С., Белозерова Т.А., Гайдай М.Ф., Маховер С.Э. Керамический кирпич из террикоников Кизеловского угольного бассейна // Молодежная наука Прикамья. 2010. Вып. 11. С. 60-64.

3. Гайдай М.Ф. Исследование влияния террикоников на объекты окружающей среды // Экология и научно-технический прогресс. Урбанистика. 2015. Т. 1. С. 85-92.

4. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. М.: ЦИНАО, 1992. 61 с.

5. Ивонин В.М. Экологическое обоснование земельных улучшений. Новочеркасск: НИМИ, 1995. 196 с.

6. Влияние техногенных факторов на экологию: научная монография/ Абдугалиева Г.Ю., Бахов Ж.К., Гилёв В.В., Громакова Н.В., и др.; под ред. Д.В. Елисеева. Новосибирск: Изд. «СибАК», 2014. 164 с.

7. Вайсман Я.И., Пугин К.Г., Гайдай М.Ф., Семейных Н.С. Применение отходов угледобычи в строительной керамике // Вестник Московского государственного строительного университета. 2014. № 12. С. 131-140.

8. Баталин Б.С., Белозерова Т.А., Маховер С.Э, Гайдай М.Ф. Кирпич сухого прессования из террикоников Кизела // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2010. № 15 (191). С. 39-41.

9. Chugh Y.P., Behum P.T. Coal waste management practices in the USA: an overview // International Journal of Coal Science & Technology. 2014. Vol. 1. Pp. 163-176.

10. Meegoda J.N., Gao S., Al-Joulani N. M.A., Hu L. Solid Waste and Ecological Issues of Coal to Energy // Journal of Hazardous, Toxic, and Radioactive Waste. 2011. Vol. 15. Pp. 99-107.

11. Данилов Н.Ф., Старостин А.Г., Сажина М.М. Использование марганец-ванадиевого концентрата для интенсификации обжига ванадий содержащих конвертерных шлаков // Инженерный вестник Дона, 2017, №2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2017/4227

12. Хежев Т.А., Кажаров А.Р., Журтов А.В., Семенов Р.Н., Желоков Т.Х., Карданов А.А., Ногеров М.Б. Самоуплотняющиеся мелкозернистые фибробетоны с применением отходов камнедробления // Инженерный вестник Дона, 2017, №1 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2017/4017

References

13. Jekologicheskij vestnik Dona «O sostojanii okruzhajushhej sredy i prirodnyh resursov Rostovskoj oblasti v 2010 godu» [Ecological Herald of the Don "On the state of the environment and natural resources of the Rostov Region in 2010"]. pod obshhej red. S. M. Nazarovoj, V. M. Ostrouhovoj, M. V. Parashhenko. Rostov-na-Donu. 2011. 210 p.

14. Batalin B.S., Belozerova T.A., Gajdaj M.F., Mahover S.Je. Molodezhnaja nauka Prikam'ja. 2010. V. 11. pp. 60-64.

15. Gajdaj M.F. Jekologija i nauchno-tehnicheskij progress. Urbanistika. 2015. V. 1. pp. 85-92.

16. Metodicheskie ukazanija po opredeleniju tjazhelyh metallov v pochvah sel'hozugodij i produkcii rastenievodstva [Methodological guidelines for the determination of heavy metals in soils of farmland and crop production]. M.: CINAO, 1992. 61 p.

17. Ivonin V.M. Jekologicheskoe obosnovanie zemel'nyh uluchshenij [Ecological justification for land improvements]. Novocherkassk: NIMI, 1995. 196 p.

18. Vlijanie tehnogennyh faktorov na jekologiju: nauchnaja monografija [Impact of technogenic factors on ecology]. Abdugalieva G.Ju., Bahov Zh.K., Giljov V.V., Gromakova N.V., i dr.; pod red. D.V. Eliseeva. Novosibirsk: Izd. «SibAK», 2014. 164 p.

19. Vajsman Ja.I., Pugin K.G., Gajdaj M.F. Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo stroitel'nogo universiteta. 2014. № 12. pp. 131-140.

20. Batalin B.S., Belozerova T.A., Mahover S.Je, Gajdaj M.F. Vestnik Juzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo universiteta. Serija: Stroitel'stvo i arhitektura. 2010. № 15 (191). pp. 39-41.

21. Chugh Y.P., Behum P.T. International Journal of Coal Science & Technology. 2014. Vol. 1. pp. 163-176.

22. Meegoda J.N., Gao S., Al-Joulani N. M.A., Hu L. Journal of Hazardous, Toxic, and Radioactive Waste. 2011. Vol. 15. pp. 99-107.

23. Danilov N.F., Starostin A.G., Sazhina M.M. Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2017, №2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2017/4227

24. Hezhev T.A., Kazharov A.R., Zhurtov A.V., Semenov R.N., Zhelokov T.H., Kardanov A.A., Nogerov M.B. Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2017, №1. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2017/4017

Размещено на Allbest.ru