МОБИЛИЗАЦИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ХВОСТОВ ОБОГАЩЕНИЯ ЛОПАРИТОВЫХ РУД ПОД ДЕЙСТВИЕМ АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ  

© 2021 г. Е. А. Красавцева^1,2,*, Д. В. Макаров^2,**, Е. А. Селиванова^3,***,
В. В. Максимова^1,2,****,  А. В. Светлов^2,*****

¹Лаборатория природоподобных технологий и техносферной безопасности Арктики ФИЦ “Кольский научный центр РАН”, ул. Ферсмана, 14, Апатиты, 184209 Россия

²Институт проблем промышленной экологии Севера ФИЦ “Кольский научный центр РАН”

мкр. Академгородок, 14а, Апатиты, 184209 Россия 

³Геологический институт ФИЦ “Кольский научный центр РАН”,

мкр. Академгородок, 14, Апатиты, 184209 Россия 

*E-mail: e.krasavtseva@ksc.ru
 ** E-mail: d.makarov@ksc.ru
*** E-mail: selivanova@geoksc.apatity.ru
**** E-mail: v.maksimova@ksc.ru
***** E-mail: a.svetlov@ksc.ru

Поступила в редакцию 19.01.2021 г.

В лабораторных условиях проведено исследование мобилизации экологически опасных элементов из хвостов обогащения лопаритовых руд под действием атмосферных осадков. Объектом исследования выступали хвосты текущего производства. В регионе сосредоточено значительное число горнорудных предприятий, являющихся источником загрязнения воздушной, водной сред и почв. Одним из приоритетных загрязнителей воздушного бассейна является сернистый газ. Исходя из вышеизложенного, для моделирования химического выветривания хвостов использовались 0.002 Н раствор серной кислоты, имитирующий кислотные дожди, и дистиллированная вода в качестве контроля. Под воздействием слабо концентрированного сернокислого раствора наблюдалось многократное увеличение скорости разложения минералов, входящих в состав хвостов. Концентрации тяжелых металлов и фтор- и фосфат-ионов в результирующих растворах по окончании эксперимента при увлажнении исследуемого материала разбавленным раствором серной кислоты во много раз превышали предельно допустимые концентрации для рыбохозяйственных водоемов. Отмечен интенсивный переход в раствор редкоземельных элементов легкой группы (La – Sm). Вероятность и интенсивность кислотных дождей должны приниматься во внимание при экологической оценке опасности хвостов обогащения лопаритовых руд для окружающей среды.

Ключевые слова: хвосты обогащения, миграция, экологическая опасность, тяжелые металлы, редкоземельные элементы

DOI: 10.31857/S0869780921030036

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Горячев А.А., Красавцева Е.А., Лащук В.В., Икконен П.В., Смирнов А.А., Максимова В.В., Макаров Д.В. Оценка экологической опасности и возможности переработки хвостов обогащения лопаритовых руд // Экология и промышленность России. 2020. Т. 24. № 12. С. 46-51.
2. Горячев А.А., Лащук В.В., Красавцева Е.А., Алфертьев Н.Л., Макаров Д.В. Геоэкологическая оценка современного состояния разновозрастных хвостохранилищ рудника Карнасурт // Тр. Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. 2020. № 17. С. 128–132.
3. Доклад о состоянии и об охране окружающей среды Мурманской области в 2018 г. [Электронный ресурс] / Министерство природных ресурсов и экологии Мурманской области, 2019. URL: https://gov-murman.ru/region/environmentstate/
4. Кислотные выпадения. Долговременные тенденции / Под ред. Ф.Я. Ровинского. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 440 с.
5. Крючков В.В., Макарова Т.Д. Аэротехногенное воздействие на экосистемы Кольского Севера. Апатиты: Изд. Кольского научного центра АН СССР, 1989. 96 с.
6. Луговская А.С., Нестеров Д.П., Васильева Т.Н., Макаров Д.В., Макаров В.Н. Минералообразование при взаимодействии горнопромышленных отходов с кислотными дождями и кислыми поровыми растворами // Минералогия техногенеза. 2003. Т.4. С. 85-98.
7. Максимова В.В., Красавцева Е.А., Макаров Д.В., Маслобоев В.А. Моделирование химического выветривания хвостов обогащения апатитонефелиновых руд под действием атмосферных осадков // Минералогия техногенеза. 2013. №14. С. 203-209.
8. Маркович Т.И. Особенности гипергенного преобразования минералов в сульфидных отвалах // Минералогия техногенеза. 2011. Т.2. С.62-76.
9. Маслобоев В.А., Селезнев С.Г., Макаров Д.В., Светлов А.В. Оценка экологической опасности хранения отходов добычи и переработки медно-никелевых руд // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2014. № 3. С. 138-153.
10. Месяц С.П., Остапенко С.П. Методический подход к оценке интенсивности химического выветривания минерального сырья техногенных месторождений // Вестник Мурманского государственного технического университета. 2013. Т. 16. № 3. С. 566-572.
11. Раткин Н.Е., Шаблова А.В. Количественная оценка аэротехногенного загрязнения территории Мурманской области (часть 1) // Теоретическая и прикладная экология. 2008. № 1. С. 38-44.
12. Раткин Н.Е., Шаблова А.В. Количественная оценка аэротехногенного загрязнения территории Мурманской области (часть 2) // Теоретическая и прикладная экология. 2008. № 3. С. 27-34.
13. Савенко А.В., Савенко В.С. Влияние природных органических кислот на мобилизацию макро- и микроэлементов из горных пород // Доклады Академии наук. 2019. Т. 485. № 3. С. 351-355.
14. Савенко А.В., Савенко В.С. Кислотная мобилизация алюминия из минералов и горных пород // Вестник Московского университета. Серия 4: Геология. 2018. № 5. С. 79-83.
15. Савенко А.В., Савенко В.С., Дубинин А.В. Мобилизация макро- и микроэлементов из горных пород при их взаимодействии с водой // Геологическая эволюция взаимодействия воды с горными породами. Матер. III Всерос. научн. конф. с международным участием.  Улан-Удэ: Бурятский научный центр Сибирского отделения РАН, 2018.  С. 165-169.
16. Смоляков Б.С., Павлюк Л.А., Немировский А.М. Кислотность и ионный состав атмосферных осадков и аэрозолей в Новосибирской области // Оптика атмосферы и океана. 1996. Т. 9. № 6. С. 773-779.
17. Соколова Т.А. Минералогия и микроморфология почв процессы разрушения кварца, аморфных минералов кремнезема и полевых шпатов в модельных опытах и в почвах: возможные механизмы, скорость, диагностика (анализ литературы) // Почвоведение. 2013. № 1. С. 98-112.
18. Чантурия В.А., Макаров В.Н., Макаров Д.В. Изменение нерудных минералов горнопромышленных отходов в процессе хранения под воздействием минеральных кислот // Инженерная экология. 2000. № 1. С. 31-40.
19. Beckwith R., Butler J. Aspect of the chemistry of soil organic matter. Soils, an Australian viewpoint. Melbourne: CSIRO; London: Acad. press, 1983. 928 p.
20. Carpenter D., Boutin C., Allison J.E., Parsons J.L., Ellis D.M. Uptake and Effects of Six Rare Earth Elements (REEs) on Selected Native and Crop Species Growing in Contaminated Soils // PloS one. 2015. № 10(6): e0129936.
21. Dehaye J., Badillo M., Zikovsky L. A laboratory study of the effects of acid rain on industrial waste and its impact on the physicochemical properties of groundwater // Radioanal. Nucl. Chem. 1988. V. 127. № 3. P. 209-217.
22. Grosjean, N., Le Jean, M., Berthelot, C. et al. Accumulation and fractionation of rare earth elements are conserved traits in the Phytolacca genus // Sci Rep. 2019. № 9, 18458.
23. Mikołajczak P., Borowiak K., Niedzielski P. Phytoextraction of rare earth elements in herbaceous plant species growing close to roads // Environmental Science and Pollution Research. 2017. №24(16). P.14091-14103.
24. Nazreen M., Amalina, A., Omar, M. Bioaccumulation of Rare Earth Element by Water Lettuce (Pistia stratiotes) // Oriental Journal of Chemistry. 2017. №33. P. 1097-1102.
25. Ramos S., Dinali G., Oliveira C., Martins G., et al. Rare Earth Elements in the Soil Environment // Current Pollution Reports. 2016. № 2(1). P.28-50.
26. Thomas P., Carpenter D., Boutin C., Allison, J. Rare earth elements (REEs): Effects on germination and growth of selected crop and native plant species // Chemosphere. 2013. № 96. P.57-66.
27. Wang X., Dong W., Dai X., Wang A., Du J., Tao Z. Sorption and desorption of Eu and Yb on alumina: mechanisms and effect of fulvic acid // Appl Radiat Isot. 2000. No. 52. P. 165–73. DOI: 10.1016/s0969-8043(99) 00133-5