ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЗАГРЯЗНЕННЫХ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ И РАДИОНУКЛИДАМИ ОТВАЛОВ ГОРНЫХ КАРЬЕРОВ
Центр по сапропелю столкнулся с проблемой восстановления нарушенных
горными работами земель от радионуклидов и тяжелых металлов еще в
1986-1990 г.г. Свои работы в этом направлении он связывал с
использованием сорбционных свойств органического сапропеля и заложенных
природой поглощающих радионуклиды и тяжелые металлы свойств некоторых
видов тропических растений. Одно из них – это водный гиацинт
(эйхорния). В настоящее время Центр продолжил полевые и лабораторные
работы ученых из Института цитологии и генетики, действующем при
Сибирском отделении РАН, по использованию растений для поглощения
радиации, тяжелых металлов и нефтепродуктов в горном деле. В частности,
ставились задачи снижения содержания радионуклидов и тяжелых металлов в
горных отвалах Маардусского фосфоритного карьера в Эстонии.
За основу был взят водяной гиацинт, который по данным ранее
проведенных исследований в значительной мере поглощает радионуклиды
и тяжелые металлы, очищая тем самым загрязненные природные водоемы,
затопленные отработанные горные карьеры, донные илы прудов и озер.
Растение уже хорошо зарекомендовало себя в качестве сорбента
загрязнителей. Полевые работы Центра по сапропелю на площадях отвалов и
обводненных открытых выработок отрабатанного Маардусского фосфоритного
карьера, начатые в 1988 г. в 2012 г. были продолжены и дали
положительные результаты.
Фосфоритный карьер под г. Таллинн в Маарду разрабатывался в СССР и
накапливал в своей массе вскрышных пород отвалов повышенные концентрации
тяжелых металлов и радионуклидов. Загрязнение исходило от диктионемовых
сланцев, которые шагающими экскаваторами при вскрыше фосфоритного слоя в
дробленном виде сбрасывались в отвалы и интенсивно увлажнялись
атмосферными осадками и водой водоносного горизонта. В отвалах
образовывались зоны с повышенным содержанием тяжелых металлов и
интенсивного радиоактивного накопления. При прекращении разработки
фосфоритов карьер был затоплен подземными водами, что привело к
вымыванию локализованных зон загрязнителя и попадания его в воду,
водоносный горизонт, на поверхностный луговой травяной и растительный
покров. Тяжелые металлы и радионуклиды из незначительных по площадям зон
в отвалах карьера все больше и больше разносятся водами по территории
бывших горных выработок и далеко за его пределы. Опасность создается и
потому, что все это примыкает своей границей к столице Эстонии и грозит
загрязнению природных питьевых вод города.
Водяной гиацинт был высажен в воды затопленных открытых выработок
карьера, которые аккумулируют в себе дренажные дождевые и паводковые
стоки из отвалов, включающих в себе обогащенный тяжелыми металлами и
радионуклидами диктионемовый сланец. Для эффективности роста и быстрого
размножения водяного гиацинта была разработана и апробирована
пастообразная сапропеле-торфяная подложка. На ней растения заранее
выращивались в теплицах, а после – переносились на подлежащие очистке от
загрязнений территории.
Первые результаты работ в лаборатории и в затопленных выработках
карьера показали, что в килограмме сухого веса водяного гиацинта может
накапливаться до 4,8–5.1 г нерадиоактивного изотопа стронция, который в
природе является заменителем кальция для растения. После вегетационного
периода водяной гиацинт собирают, высушивают и сжигают. Зола с
накопленными тяжелыми и радиоактивными металлами утилизируется.
По данным двух вегетационных периодов из тонны собранного водяного
гиацинта удалось выделить 27-30 кг золы. Это не плохой результат
выведения загрязнителя из отвальных образований сорбирующими растениями,
выращенными на сапропеле-органической подложке.
Новосибирские ученые культивируют водяной гиацинт в оранжереях.
Растение выращивается и размножается в том числе и зимой. Возможность
ускорить процесс размножения гиацинта на пастообразном и жидком
сапропеле предложена к.т.н. Бычеком Н.Д. из Центра по сапропелю.
Выращенные растения для очистки водных поверхностей и донных отложений
водоемов теперь можно заказывать вместе с технологией проведения работ
всеми заинтересованными предприятиями.
Органический сапропель сам по себе также имеет сорбционные свойства и
впитывает в себя из воды и увлажненных вмещающих почв тяжелые металлы и
радионуклиды. Возможность поглощения сапропелем радиоактивного
загрязнителя, в том числе и ядовитых веществ, доказана на опытном
участке того же Маардусского фосфоритного карьера в Эстонии. Работы
проводились под руководством к.т.н. Бычека Н.Д. и послужили основанием
для подготовки технологии восстановления поверхности рекультивируемых
земель после карьерной отработки месторождения. Предложенная технология
дала возможность создать по всем подверженным исследованиям площадям
рекультивируемого карьера природный фон радиоактивности и снизить до ПДК
содержание в приповерхностном слое тяжелых металлов.
При масштабном применении предлагаемой технологии, например, на
больших угольных и железорудных разрезах, целесообразно создавать
кооперацию с предприятиями Ю-В. Азии в Камбодже, Таиланде, Вьетнаме или
Бирме, где в промышленных масштабах в водоемах можно было бы выращивать
водный гиацинт, доставлять его на место применения самолетом в
считанные часы и на сапропелевой подложке использовать на горнорудных
предприятиях.
Технология биосорбции растениями тяжелых металлов и радионуклидов,
созданная в Новосибирске и адаптированная Центром по сапропелю для
очистки техногенных водоемов и отвальных горных пород карьеров и
рудников относительно проста в исполнении, экологична по своей сути,
не требует энергозатрат и обладает дешевизной внедрения. Центром по
сапропелю удалось очистить отвальные площади карьера и техногенного
водоема, с которыми ни природа, ни человек не смог справиться в течении 3
лет, т.е. на протяжении 3 вегетационных периодов. Себестоимость решения
данной задачи составила не более 440 тыс. руб./Га
Водный гиацинт способен быстро размножаться в загрязненных водах и на
пастообразных сапропеле-органических подложках. Он с фантастической
скоростью поглощает не только тяжелые металлы и радионуклиды, но и
биогенные загрязнители, нефтепродукты, пестициды и фенолы.
К слову, водяной гиацинт, или эйхорния отличная (Eichhornia
crassipes), — красивый плавающий цветок родом из Амазонии. В жарком
климате он моментально заселяет все водоемы, вытесняя другие виды
растений. При температуре +10*С водяной гиацинт начинает отмирать от
корневища, а при минусовой температуре – погибает. Цветок совершенно
не выносит соленой воды, поэтому без помощи человека никогда не смог бы
выбраться за пределы Америки. В некоторых тропических странах он получил
второе название – «зеленая чума», так как вытесняет вокруг себя всю
растительность и моментально преобразует водоемы в болото, является
опаснейшим сорняком. На его уничтожение страны Восточной Азии и Америки
тратят большие финансовые средства.
Использование сочетания эйхорнии (водного гиацинта) на
сапропеле-органических подложках позволяет доставлять растение в любые
страны для выполнения поставленных задач на горных отвалах и техногенных
образованиях с повышенным содержанием тяжелых металлов и радионуклидов.
Сапропелевая подложка, так же как и сам цветок служит сорбирующим в
себе тяжелые металлы и радионуклиды материалом. При ее использовании
достигается наивысший уровень «впитывания» загрязнителя, ускоряется
процесс очистки территории в несколько раз. Это связано с высокой
сорбционной способностью органических сапропелей по отношению к
загрязнителю. Его поглощающая и удерживающая в себе радионуклиды емкость
превосходит все известные вещества. Таким образом, выращиваемый на
сапропеле гиацинт в несколько раз по емкости превосходит своего
природного побратима, быстрее вырастает и созревает к размножению.
Емкостной коэффициент сапропеля по отношению к тяжелым металлам,
биозагрязнителям, пестицидам и фенолам более 3-4 единиц своего
первоначального объема. Высыхая, сапропелевая подложка вместе с водным
гиацинтом утилизируется в виде золы.
При закрытии в 1989-1990 г.г. Маардусского фосфоритного рудника в
Таллинне возникла проблема очистки пожарных и технических водоемов
промдвора и склада ГСМ от скапливающихся в них утечек нефтепродуктов.
Центром по сапропелю была предложена простая схема очистки воды и
территории от нефтезагрязнителя путем высадки в прудах на сапропелевой
подложке водного гиацинта. Работы проводились в летние месяцы с июля по
август. И уже к сентябрю результатом такой работы стала осветленная вода
в водоеме. Пробы на содержание в ней нефтепродукта дали 96% степень
очистки, а по фенолам она достигала до 98%.
Комментарии