Новости

20 мая, 2022 13:02

Редкоземельные элементы в «хвостах»: загрязненная природа может быть индикатором

В конце 2021 года Российский научный фонд поддержал два гранта сотрудникам Института проблем промышленной экологии Севера. Один из них – на проведение эколого-геохимической оценки загрязнения компонентов окружающей среды в зоне влияния хранилищ отходов обогащения редкометалльных руд. Руководит проектом директор института, доктор технических наук Дмитрий Макаров, а в состав научного коллектива входят младшие научные сотрудники института Евгения Красавцева и Виктория Максимова, а также ведущий научный сотрудник ИППЭС Тамара Горбачева. Они являются специалистами в области обогащения полезных ископаемых, промышленной экологии, почвоведения и химии.
Общий вид рудника Карнасурт и обогатительной фабрики. На заднем плане гора Карнасурт, в центре озеро Ильма. Источник: М.М. Моисеев

Новая работа экологов нацелена на предупреждение и ликвидацию чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера. Ведь добыча и переработка полезных ископаемых – не только одна из основных отраслей хозяйственной деятельности, но и активный загрязнитель окружающей среды. Большие площади земель изымаются из хозяйственного оборота под хранилища отходов, при этом хвостохранилища становятся опасным источником загрязнения сопредельных сред, в частности, за счет пыления. Апатитские ученые займутся обследованием хвостов обогащения лопаритовых руд, складируемых на действующем и выведенном из эксплуатации полях, а также техногенными почвогрунтами, растениями, водными объектами (в том числе донными отложениями) как в зоне влияния предприятия, так и на значительном удалении от него.

Почему же интерес представляют собой «хвосты» именно лопаритовых руд?

– Так как при обогащении невозможно на сто процентов извлечь ценные компоненты в концентрат, хвосты обогащения лопаритовых руд содержат редкоземельные элементы из легкой группы: лантан, церий, празеодим, неодим. Преобладающими минералами в «хвостах» являются нефелин, полевой шпат и эгирин, – поясняет Дмитрий Макаров. – Но здесь остаются и содержащие РЗЭ минералы – лопарит и эвдиалит. Среднее содержание лопарита составляет 0.6-1%, эвдиалита – 0.01-0.09%. Указанные редкоземельные элементы в процессе хранения «хвостов» мигрируют вследствие, например, пыления и поступают в почвы, а далее – в растения и в природные водоемы.

Комплексные исследования предполагают полевые работы с отбором проб, лабораторные и полевые эксперименты. Таким образом, будет определен весь перечень загрязняющих веществ, закономерности их миграции и воздействия на биоту, а затем осуществлен подбор перспективных мелиорантов и сорбентов из местного минерального сырья, отходов горнодобывающей промышленности. Проверка способностей сорбентов пройдет как в лабораторных экспериментах, так и непосредственно на объектах. В целом, все это позволит разработать эффективные технологии снижения негативного воздействия отходов обогащения редкометалльных руд на окружающую среду.

– В ходе работы будет дана комплексная оценка загрязнения компонентов природных сред в условиях Арктической зоны РФ. Впервые для данного объекта будет установлен набор приоритетных загрязнителей и выявлены закономерности их миграции с применением биологических, химических и минералогических методов.

Изучение мобилизации экологически опасных элементов из материала «хвостов» под действием различных выщелачивающих агентов, в частности, слабых растворов минеральных и органических кислот, имитирующих атмосферные осадки в промышленно развитых регионах, почвенные растворы и корневые выделения растений, проведенные в статическом и динамическом режимах, станут основой для прогнозирования уровня загрязнения природных сред в зоне влияния хранилищ отходов обогащения лопаритовых руд.

Научно новым результатом также станут установленные пределы толерантности высших растений к загрязнителям, характерным для объекта исследования, при их индивидуальном и совокупном воздействии на основе результатов фитотестирования.

Предложения по использованию конкретных видов для биоиндикационных целей, рекультивации либо фитоэкстракции загрязнителей будут разработаны на основе результатов химического анализа растений, как отобранных в зоне влияния хвостохранилищ, так и выращенных в лабораторных условиях в субстратах, загрязненных исследуемыми поллютантами.

Выбор, синтез и модификация сорбентов и мелиорантов из местного минерального сырья, отходов горнодобывающей промышленности и ЖКХ позволят снизить затраты на проведение ремедиационных мероприятий, – говорит Дмитрий Макаров.

Предварительно перспективные сорбенты для последующей очистки загрязненных территорий и рекультивационных мероприятий выбраны, но в первую очередь будут изучены стандартные тест-растения: овес, пшеница, клевер, редис. Эксперименты будут проведены также с овсяницей красной и луговой, тимофеевкой и другими традиционными составляющими травосмесей для рекультивации. Планируется дополнительно оценить содержание и распределение редкоземельных элементов по отдельным частям растений-эндемиков, в частности, луговика, ив, берез, растущих рядом с хвостохранилищами.

Оценка применимости определенных видов растений для фитоиндикации загрязненных РЗЭ грунтов может быть использована при разработке технологий экспресс-оценки уровня загрязнения территорий вблизи перспективных, действующих и консервируемых хранилищ отходов обогащения руд, содержащих РЗЭ. Применение минералов и сорбентов из местного техногенного сырья позволит снизить экологическую нагрузку в регионе, а предложенные технологии ремедиации хвостохранилищ редкометалльных руд будут способствовать уменьшению загрязнения воздушного бассейна, воды, почвы и растений пылью, содержащей тяжелые и редкоземельные металлы.

Результаты проекта могут быть интересны и в дальнейшем использованы на предприятиях по добыче и переработке редких и редкоземельных металлов, а также на перерабатывающих руды со значимым содержанием РЗЭ, не являющихся целевыми компонентами (например, перспективное Африкандское месторождение редкометалльных руд, хвосты апатито-нефелиновых руд и других). Кроме того, в работах научно-исследовательских институтов, например, для разработки технологий фитоэкстракции – фитомайнинга: выращивания культуры определенного вида растений с высокой концентрацией металла для последующего сжигания и сбора био-руды. Сегодня фитомайнинг достаточно эффективно внедряется за рубежом, особенно в странах, добывающих цветные металлы и испытывающих интенсивную экологическую нагрузку.

25 ноября, 2022
Ученые МГУ оценили послепожарное состояние луговой растительности
Наибольшие отличия в структуре растительности лугов, где был пожар, от аналогичных негоревших участк...
18 ноября, 2022
Чем дальше море, тем жестче условия произрастания растений в Прикаспии
Географы МГУ опубликовали результаты исследований растительности на осушенном дне Каспийского моря...