Геоэкологическая оценка влияния отходов обогащения редкометалльных руд на окружающую среду (на примере ООО “Ловозерский ГОК”)

Хвостохранилища и их влияние на окружающую среду
Наибольший объем образования отходов производства и потребления в 2019 г. приходился на вид экономической деятельности «добыча полезных ископаемых» – 7.257 млрд т, причем с каждым годом этот объем увеличивается. Прямой выход продукта в технологической цепочке «сырье – целевой продукт» редко превышает 10 %, то есть порядка 90% идет в отходы, что приводит к загрязнению экосферы.
В Мурманской области сосредоточено несколько крупных горнопромышленных предприятий. В процессе их деятельности образуется значительное количество отходов: забалансовые руды, вскрышные породы, хвосты обогащения различных руд и сточные воды. Для вида экономической деятельности «добыча полезных ископаемых» отраслевой сброс на территории Мурманской области за 2020 год составил 304.7 млн т. К настоящему времени накопленный объем твердых отходов превышает 8 млрд т.
Изучение материала хвостов обогащения лопаритовых руд
В данной главе приведены результаты исследования инженерно-геологических характеристик и физико-химических свойств хвостов обогащения лопаритовых руд, отобранных на двух полях хвостохранилищ горнопромышленного предприятия.
Горнорудное предприятие ООО «Ловозерский ГОК» приурочено к месторождению в Ловозерских тундрах редкометалльных руд цериевой группы, ниобия и тантала. На руднике «Карнасурт» производится добыча и обогащение руды с получением лопаритового и эвдиалитового концентратов.
Обогащение лопаритовых руд происходит в три этапа: гравитационное получение чернового концентрата, флотационная перечистка и доводка концентрата электростатической и электромагнитной сепарацией.
За период эксплуатации первого поля хвостохранилища (1951-1985 гг.) накопленный предприятием объем хвостов обогащения составил 6.7 млн т. С декабря 1985 г. по настоящее время сброс хвостовой пульпы осуществляется на второе поле хвостохранилища. Примерный объем отходов второго поля составляет 11 млн т с ежегодным приращением в 400-450 тыс. т.
Схема точек опробования представлена на рисунке 1. Пробы отбирали методом режущего кольца с поверхностного слоя и глубины 0.3 м. В ряде точек были пройдены шурфы до 1.5 м.
На основе результатов анализа гранулометрического состава отобранных проб установлены преобладающие фракции в пробах обоих полей – -0.5+0.25 мм и -0.25+0.1 мм, можно сделать вывод об отнесении их к мелко- и среднезернистым пескам.
Отмечено закономерное увеличение значения плотности материала хвостов с ростом влажности (коэффициент корреляции достаточно высок – 0.6-0.8). Обратная корреляционная зависимость характерна для плотности и пористости – 0.93-0.98.
По величине коэффициента пористости (ε) пробы варьируют от плотных до несвязных грунтов, что указывает на вероятность возникновения пыления в условиях сухой ветреной погоды.
Рисунок 1. Схема отбора проб хвостов обогащения лопаритовых руд
Преобладающими минералами являются: нефелин, полевой шпат, эгирин (рис.2). Среднее содержание лопарита в хвостах обогащения составляет 0.64-0.98%, эвдиалита – 0.01- 0.09%.
Рисунок 2. Рентгенограммы проб хвостов: (1) – тонкая фракция, (2) – средняя проба. Рефлексы: 1 – нефелин, 2 – эгирин, 3 – микроклин, 4 – содалит, 5 – лопарит, 6 – анальцим, 7 – альбит, 8 – натролит
Выявлена неоднородность вещественного состава и содержаний ценных компонентов. Проведенный химический анализ расситованных фракций установил, что содержание РЗЭ легкой группы во фракции -0.071 мм в 1.5-2 раза превышает содержания элементов в средней пробе (рис. 3).
Рисунок 3. Содержание РЗЭ в материале хвостов обогащения в зависимости от размера частиц, мг/кг
Анализ, проведенный на более широкий набор элементов, установил концентрирование в тонкодисперсном материале не только РЗЭ, но и других элементов, в частности: Mn, Sr, Zn, Zr, U, Th, Ta (рис. 4).
Рисунок 4. Коэффициенты обогащения хвостов элементами
Данный факт позволяет предположить загрязнение компонентов окружающей среды вышеуказанными элементами.
10

Установлен радиево-ториевый характер радиоактивности хвостов. На основании расчета значений удельных активностей 226Ra, 232Th и 40K хвосты обогащения отнесены к первой категории отходов, строительным материалам II класса и I классу минерального сырья (рис. 5).
Рисунок 5. Удельная эффективная активность хвостов обогащения лопаритовых руд, Бк/кг
Отделенные тонкодисперсные отходы (-0.071 мм) характеризуются повышенным расчетным значением эффективной удельной активности. Данный материал относится ко второй категории отходов, III и IV классам строительных материалов и II классу минерального сырья.
Методом элюатного фитотестирования экспериментально подтвержден V класс опасности исследуемых отходов, установлено токсическое действие водной вытяжки отделенной тонкой фракции хвостов обогащения лопаритовых руд на рост и развитие высших растений.
Изучение процессов, происходящих при хранении хвостов обогащения лопаритовых руд
В данной главе приведены результаты изучения процессов мобилизации экологически опасных элементов из хвостов обогащения лопаритовых руд под действием атмосферных осадков и при попадании минеральных пылевых частиц в почву при различных температурах.
1. Мобилизация экологически опасных элементов из хвостов обогащения лопаритовых руд под действием атмосферных осадков
Моделирование химического выветривания минералов под воздействием атмосферных осадков проводили, исследуя взаимодействие частиц хвостов обогащения лопаритовых руд с дистиллированной водой и слабым раствором серной кислоты. Объектом исследования являлись хвосты, отобранные непосредственно на фабрике из зумпфа до разгрузки на хвостохранилище. Ввиду длительности природных процессов гипергенных изменений минералов эксперимент проводили в ускоренном режиме. Пробы хвостов (m = 70 г) помещали в термостатируемые ячейки (t = 50 °С). Образцы ежедневно увлажняли 0.002N раствором серной кислоты в объеме 25 мл/сутки в течение 20, 40 и 60 суток. В контрольной
серии опытов выщелачивающим агентом выступала дистиллированная вода. По окончании эксперимента высушенные пробы обрабатывали дистиллированной водой в соотношении Т:Ж = 1:10, полученные растворы фильтровали через мембранный фильтр МФАС ОС–2 (размер пор 0.45 мкм) и передавали на анализ.
Концентрации ТМ в результирующих растворах через 60 суток эксперимента при увлажнении материала хвостов разбавленным раствором серной кислоты многократно превысили предельно допустимые для водных объектов рыбохозяйственного значения (рис. 6). В частности, ПДКрбхз превышены по меди и стронцию – в пять раз, по цинку – в семнадцать раз, по марганцу – в 448 раз.
Рисунок 6. Концентрации ТМ в результирующих растворах при взаимодействии с водой (а) и серной кислотой (б)
Отмечен интенсивный переход в раствор РЗЭ легкой группы. В частности, концентрации лантана и церия в результирующих растворах по окончании эксперимента превышают аналогичные показатели в контроле (увлажнение дистиллированной водой) в 45 и 60 раз соответственно (рис. 7).
Рисунок 7. Концентрации РЗЭ в результирующих растворах при взаимодействии с водой (а) и серной кислотой (б)
12

Взаимодействие поликомпонентных хвостов обогащения со слабым раствором серной кислоты приводит к интенсификации перехода ТМ и РЗЭ в растворимую, а значит наиболее биодоступную форму.
Результаты проведенного исследования мобилизации экологически опасных элементов из хвостов обогащения лопаритовых руд текущего производства под действием атмосферных осадков показали многократное увеличение скорости химического выветривания в условиях, моделирующих воздействие кислотных дождей. Интенсивность разрушения силикатной матрицы основных минералов хвостов и перехода ТМ и РЗЭ в растворимые формы в слабокислой среде резко возрастает.
2. Исследование взаимодействия хвостов обогащения лопаритовых руд с почвенными водами
В лабораторных условиях были проведены эксперименты по мобилизации экологически опасных элементов из тонкой фракции хвостов при взаимодействии с модельными растворами, имитирующими почвенные воды, в разных температурных режимах.
Для определения влияния растворенного органического вещества на процесс мобилизации ТМ и РЗЭ из материала хвостов использовали водные органосодержащие растворы с содержанием Собщ 50 и 100 мг/л. В качестве источника водорастворимого органического вещества использовали фрезерный торф верхового типа (ГОСТ Р 52067-2003). В другой серии экспериментов варьировали температуру. В качестве модельного раствора использовали водную вытяжку почвы, отобранной на удалении 20 км от предприятия. Содержание органического углерода в вытяжке составило порядка 40 мг/л, что сопоставимо со средним содержанием Сорг в подзолистых почвах Кольского полуострова по литературным данным. Эксперименты проводили в термостате ТСО-1/80 СПУ при выбранных температурах – 5 и 15°С, соответствующих средним температурам весенне-осеннего и летнего периодов на Кольском полуострове. Время взаимодействия составляло 1, 3 и 5 часов при непрерывном перемешивании. В качестве контроля аналогичные серии экспериментов проводили с дистиллированной водой.
На рисунках 8, 9 представлены концентрации ТМ и РЗЭ в растворах по окончании экспериментов в зависимости от температуры и присутствия растворенного органического вещества.
Рисунок 8. Концентрации ТМ в результирующих растворах после пяти часов взаимодействия хвостов обогащения лопаритовых руд с дистиллированной водой и водными вытяжками почв 13

Внесение растворенного органического вещества приводит к интенсификации перехода ТМ в растворенную форму. С увеличением количества органики концентрации ТМ в результирующих растворах закономерно повышаются. Также отмечено снижение рН растворов, тем сильнее, чем больше растворенного органического вещества внесено.
В результирующих растворах после пяти часов взаимодействия хвостов с почвенными вытяжками наблюдается значительное превышение ПДКрбхз по ряду элементов: медь превышает ПДКрбхз (0.001 мг/л) от 23 до 29 раз, цинк (ПДКрбхз = 0.01 мг/л) – от 1.5 до 3.3 раз, марганец (ПДКрбхз = 0.01 мг/л) – от 1.6 до 1.7 раз при содержании в почвенной вытяжке 50 и 100 мгСобщ/л соответственно. Стронций активно переходит в растворенную форму, однако предельно допустимую концентрацию не превышает.
Повышение температуры во второй серии экспериментов также оказывает интенсифицирующее действие на процесс мобилизации ТМ из тонкодисперсного материала хвостов.
Рисунок 9. Концентрации РЗЭ в результирующих растворах после пяти часов взаимодействия хвостов обогащения лопаритовых руд с дистиллированной водой и водными вытяжками почв
Внесение органического вещества приводит к резкому ускорению процесса перехода РЗЭ в раствор. Общее увеличение количества растворенных РЗЭ пропорционально увеличению внесенного органического вещества. Процесс идет интенсивнее для лантана, церия, неодима.
Наблюдаемое увеличение перехода ТМ и РЗЭ в раствор при внесении органического вещества, по-видимому, связано с интенсивным разрушением минеральной матрицы гуминовым веществом. Сочетание наличия водорастворимых органических веществ почв в растворе с повышением температуры закономерно приводит к интенсификации перехода в раствор катионов, к числу которых помимо основных катионов породообразующих минералов относятся ТМ и РЗЭ.
Установлено, что переход экологически опасных элементов – как ТМ, так и РЗЭ – в растворенную форму усиливает повышение температуры, увеличение количества внесенного органического вещества и снижение рН растворов.
Результаты проведенных экспериментов свидетельствуют о потенциальной экологической опасности хвостов обогащения лопаритовых руд.
Оценка влияния хвостов обогащения лопаритовых руд на окружающую среду
В данной главе приведены результаты исследований водных объектов, почв и растений в зоне влияния ООО «Ловозерский ГОК».
1. Современное состояние водных объектов в зоне влияния ООО «Ловозерский ГОК»
Были отобраны и проанализированы пробы поверхностных вод и ДО озер в районе исследования. Схема отбора проб представлена на рис. 10. За последние 35 лет деятельности горнорудного предприятия ООО «Ловозерский ГОК» гидрохимический состав воды близлежащих озер не претерпел значительных изменений. Отмечено снижение водородного показателя и минерализации для озер Ильма, Кривое и Ревдозеро и повышение минерализации для оз. Ловозеро.
Рисунок 10. Схема отбора проб поверхностных вод и ДО озер
Проведенный химический анализ ДО озер Ильма и Кривое позволил установить значительное превышение содержаний стронция, цинка и марганца в ДО оз. Ильма по отношению к фоновым значениям (рис. 11).
Рисунок 11. Отношение содержания ТМ в ДО озер Ильма и Кривое к фоновым значениям 15

На основе сравнения содержания РЗЭ в пробах ДО двух озер со средними содержаниями в земной коре, пределами содержаний в ДО пресноводных экосистем и ДО оз. Имандра, подверженного техногенному загрязнению предприятия, добывающего и перерабатывающего апатито-нефелиновые руды, выявлено значительное загрязнение ДО оз. Ильма элементами, входящими в состав хвостов обогащения лопаритовых руд (табл. 1).
Таблица 1. Содержание РЗЭ в ДО озер и других объектах, мг/кг
Элемент
ДО оз. Ильма
ДО оз. Кривое
Кларки элементов в земной коре
Пределы содержаний в ДО пресноводных экосистем
ДО оз. Имандра
La
Ce
Pr
Nd
Sm 19.99 1.75 6.50 Eu 5.45 0.43 1.00 Gd 15.58 1.37 6.50 Tb 2.29 0.21 0.90 Dy 13.23 1.13 4.50 Ho 2.37 0.21 1.00 Er 6.19 0.56 2.50
19.5-100 43-100 8-8.3 19-44 3.3-30
103.00 172.00 21.00 79.00 12.00
200.06 15.11 30.00 408.79 27.79 50.00 42.49 3.29 5.00 126.10 10.51 23.00
0.07-12.2 3.10
5.0-6.0
0.3-1.1 1.20 1.8-4.5 6.70 0.9-1.0 1.10 2.6-3.0 3.00
0.40 0.37 1.4-4.4 2.30 0.2-0.5 0.29
12.00
Tm 0.81 0.08 0.25 Yb 5.29 0.51 3.00 Lu 0.70 0.07 0.70
Сточные воды ООО «Ловозерский ГОК» не выпускаются в оз. Ильма, а значит, возможными путями загрязнения озера могут являться: аэротехногенный перенос пылевых частиц с незакрепленных участков хвостохранилищ, дренажные воды и процессы выщелачивания подстилающих пород.
О негативном влиянии предприятия на загрязнение р. Сергевань недостаточно очищенными сточными водами убедительно говорят результаты анализа проб воды, отобранные в реках Раслака и Сергевань до и после выпуска сточных вод. По В.В. Шабанову рассчитаны коэффициент предельной загрязненности (КПЗ) (рис. 12) и индекс загрязнения вод (ИЗВ).
По классификационной шкале после приема сточных вод река от класса «очень чистая» (ИЗВ ≤ 0.2) переходит в класс «очень грязная» (ИЗВ ≥ 6). В числе приоритетных загрязняющих веществ: взвешенные вещества, ионы алюминия, железа, цинка, марганца, фториды и фосфаты.
Рисунок 12. КПЗ поверхностных вод: 1 – р. Раслака; 2 – р. Сергевань до выпуска сточных вод; 3 – р. Сергевань после выпуска сточных вод; 4 – р. Сергевань ниже хвостохранилища
На данный момент очистка стоков производится за счет разделения потоков шахтных вод, гравитационного осаждения взвесей в шахтных выработках, которые выведены из эксплуатации, и последующем смешивании с условно чистыми водами. Усовершенствование системы очистки стоков и закрепление пылящих участков хвостохранилищ позволят снизить экологическую нагрузку на окружающую среду.
2. Оценка химического загрязнения почв и растений в зоне влияния хвостохранилищ
Объектом исследования являлась территория промышленной зоны предприятия в непосредственной близости от полей хвостохранилищ и технологических транспортных магистралей (рис. 13).
Рисунок 13. Карта-схема отбора проб грунтов и растений 17

По результатам анализа отобранных проб грунтов установлены превышения ПДК по марганцу и ванадию до 1.5 и 2.6 раз соответственно. Для цинка выявлено превышение ОДК в 2.2 раза.
На основе расчета суммарного показателя загрязнения (СПЗ) по Ю.Е. Саету для большей части отобранных проб установлена допустимая категория загрязнения, однако по ряду направлений грунты могут быть отнесены к умеренно опасной категории (расчет производили только для ТМ). Расчетные значения СПЗ для оценки загрязнения территории РЗЭ варьировали от 14.8 (допустимая категория загрязнения) до 65.7 (опасная категория загрязнения).
Методом радиальной экстраполяции в программе ArcGIS 10 были получены ореолы загрязнения ТМ и РЗЭ (рис. 14).
Рисунок 14. Схемы ореолов загрязнения проб грунтов на основе расчета Zc (слева – ТМ, справа – РЗЭ)
Наибольшее значение СПЗ определено для юго-западной площадки и совпадает с направлением максимальной повторяемости ветра. Данный результат может свидетельствовать о загрязнении участка вследствие аэротехногенного переноса частиц с поверхности хвостохранилища.
Выявлено существенное обогащение грунтов элементами, входящими в состав минералов разрабатываемого месторождения нефелин-сиенитовых пегматитов Ловозерского массива и хвостов, в том числе Ta, Ce, La, Zr, Nb. При этом содержание основных элементов питания растений, в частности Ca и Mg снижено по сравнению с кларковыми значениями.
При существовании растений в условиях дефицита элементов питания растений, таких как Са, Mg, Mn, ярко выражено накопление как ивами, так и луговиком Al, Th, U, V, Zr,
Zn, Sr, РЗЭ легкой группы по сравнению с территориями их произрастания на севере Европы (рис. 15).
Рисунок 15. Коэффициент обогащения луговика элементами
Значения коэффициентов биологического поглощения большинства рассмотренных элементов составляют менее 1, что указывает на низкое содержание биодоступных форм. Предположительно, этот факт может быть связан с грубодисперсностью грунта и устойчивостью входящих в его состав минералов к выветриванию, в том числе под действием корневых выделений растений. Для Salix spp. зафиксирована аномально высокая аккумуляция цинка в вегетативных органах (содержание в пределах 560.2–856.6 мг/кг), что позволяет отнести эти древесные породы к группе биологического накопления элемента. Максимальные значения коэффициента биологического поглощения отмечены для ивы лопарской (S. lapponum).
С целью индикации сухого осаждения пылевых частиц на растениях был проведен корреляционный анализ связи содержания элементов с Al как реперным элементом. Тесная связь отмечена для РЗЭ, Zr и Nb, что позволяет предположить преимущественно аэротехногенное поступление элементов и осаждение и на надземных частях растений.
Изученные виды, максимально распространенные на обследуемой территории, характеризуются низким накоплением основных и сопутствующих элементов, входящих в состав отходов обогащения, что позволяет рекомендовать их для создания устойчивого растительного покрова на нарушенной территории.
Технологические предложения для снижения негативного воздействия хвостохранилищ на окружающую среду
В главе представлены результаты лабораторных исследований применения полимерных покрытий для действующего хвостохранилища и ремедиационных мероприятий для поля, выведенного из эксплуатации.
1. Подбор оптимального расхода связующего реагента для закрепления поверхности действующего хвостохранилища
Гранулометрический и минералогический состав лопаритовых хвостов в целом схож с ранее изученными хвостами обогащения апатито-нефелиновых руд, поэтому в качестве предлагаемого реагента был выбран связующий реагент Dustbind, показавший лучшие результаты в ходе испытаний и рекомендованный к применению на предприятии КФ АО «Апатит».
Опыт по определению глубины проникновения иглы проводился на пенетрометре М- 984 ПК. Измерения производились в течение 10 дней. Далее, для оценки устойчивости полимерных пленок к низким температурам, пробы помещали на 18 часов в морозильную камеру (-15 ⸰С), затем образцы оттаивали в течение 5 часов. Цикл «замораживание- оттаивание» повторяли 10 раз. Для каждой пробы измерение повторялось два раза, далее вычислялось среднее значение глубины проникновения иглы, которое принимали обратно пропорциональным условной прочности (рис. 16).
Рисунок 16. Изменение условной прочности покрытия: а) – в течение 10 суток с момента нанесения раствора реагента; б) – в течение 10 циклов «замораживание – оттаивание»
Кинетика набора прочности защитными покрытиями схожа для всех проб. Число пенетрации закономерно уменьшалось с течением времени и увеличением расхода действующего реагента. Исследуемые покрытия показали хорошую устойчивость к циклическому воздействию отрицательных температур. Лучшие результаты были достигнуты с применением 3%-го раствора связующего реагента с удельным расходом 1 и 2 л/м2. Разница в показателе условной прочности незначительна, поэтому для испытаний на опытных площадках на хвостохранилище можно рекомендовать 3%-ый раствор (1 л/м2).
2. Лабораторные эксперименты по рекультивации хвостов обогащения лопаритовых руд
Проведенная предварительная оценка пригодности техногрунта к рекультивации согласно ГОСТ 17.5.1.03-86 «Охрана природы (ССОП). Земли. Классификация вскрышных и вмещающих пород для биологической рекультивации земель» показала, что отходы обогащения лопаритовых руд обладают неблагоприятными характеристиками как для естественного возобновления растительного покрова, так и для биологической рекультивации.
Схема лабораторного опыта включала внесение в грунт осветленных коммунальных стоков (ОКС), осадков сточных вод (ОСВ), смеси ОСВ с опокой и контрольный вариант (рис. 17, 18). Для формирования сеяного фитоценоза в лабораторном эксперименте применяли семена овсяницы луговой (Festuca pratensis Huds.).
Рисунок 17. Влияние мелиорантов на высоту Рисунок 18. Наземная зеленая биомасса травостоя (г/м2) по окончании опыта
Примечание. Вар.1 – ОКС (однократное орошение грунта в начале эксперимента, далее полив талой водой), вар. 2 – ОКС (однократное орошение грунта в начале эксперимента, далее полив только ОКС в течение всего эксперимента), вар. 3 – ОСВ (8 фрагментов по поверхности, полив только талой водой), вар. 4 – ОСВ + опока (смесь ОСВ:опока 2:1 по объему, 8 фрагментов по поверхности, полив только талой водой), контроль – без мелиорантов, полив только талой водой.
Внесение мелиорантов оказало стимулирующий эффект на высоту травостоя и прирост наземной биомассы при формировании фитоценоза в лабораторных условиях. Результаты листовой диагностики подтвердили эффективность внесения добавок органической природы на отходы обогащения лопаритовых руд (табл. 2).
Таблица 2. Валовое содержание элементов в исходном грунте и наземной биомассе растений, мг/кг
Элемент Na Mg Al
Si
P
K
Ca
Fe
Исходный грунт 78726
2291 96437 224640 3575 36686 12155 41381
Вар. 1 17707 676 18072 453 4095 13177 1061 530
Вар. 2 10680 791 5073 373 4663 14989 662 152
Вар. 3 3906 1232 486 147 5350 17168 1295 90
Вар. 4
3469
1209 742
Контроль 10085
141 6436
123 363 5738 4460
17244
1276 647
12677 50 204
21

Отмечено активное накопление всех основных элементов питания (фосфора, калия, кальция, магния) в наземной части растений одновидового фитоценоза. Внесение ОСВ, особенно совместно с кремнистой породой (опокой), позволило снизить доступность Al и Fe для растений, доведя их содержание в наземной биомассе до фоновых значений.
В условиях лабораторного опыта с имитацией поверхностного внесения подтвержден стимулирующий эффект нетрадиционных мелиорантов (ОКС, ОСВ и его композиции с кремнистой породой (опокой)) на питательный режим рекультивируемых хвостов обогащения. Исследуемые материалы могут быть признаны пригодными для мелиорации отходов обогащения редкометалльной промышленности без проведения затратных работ по землеванию.
Заключение
В диссертации на основании выполненных автором исследований решена актуальная задача геоэкологической оценки влияния хвостов обогащения лопаритовых руд на компоненты окружающей среды и предложены технологические решения по снижению негативного воздействия отходов.
Изучены инженерно-геологические характеристики и вещественный состав хвостов обогащения. Установлено, что хвосты склонны к пылению в условиях сухой ветреной погоды. Выявлена неоднородность содержания ценных компонентов, концентрирование ТМ и РЗЭ в тонкодисперсном материале хвостов. Среднее содержание лопарита в хвостах составляет 0.64-0.98%.
На основании радионуклидного анализа установлен радиево-ториевый характер радиоактивности. В отличие от средней пробы хвостов с расчетным значением удельной эффективной радиоактивности, не превышающей 1500 Бк/кг, тонкодисперсный материал хвостов характеризуется повышенным содержанием радионуклидов, относится ко второй категории отходов.
Исследованы возможные варианты процессов мобилизации экологически опасных элементов, происходящие при хранении и пылении хвостов. Установлено, что переход РЗЭ, как и ТМ в растворенную, а значит, биодоступную, форму происходит интенсивнее при снижении рН и увеличении содержания растворенного органического вещества и температуры. Результаты проведенных экспериментов, моделирующих взаимодействие хвостов с атмосферными осадками, попадание минеральных частиц в почву в результате пыления и переход экологически опасных элементов в подвижные формы свидетельствуют о потенциальной экологической опасности хвостов обогащения лопаритовых руд.
Проведенная оценка химического загрязнения компонентов окружающей среды выявила повышенные содержания ТМ (Sr, Zn, Mn) и РЗЭ легкой группы в ДО оз. Ильма, пробах почв и растений, отобранных в импактной зоне. Содержание РЗЭ в ДО оз. Ильма превышает средние содержания элементов не только в земной коре и ДО пресноводных экосистем, но и в ДО оз. Имандра, ранее охарактеризованного как загрязненное РЗЭ.
На основе расчета СПЗ для большей части отобранных проб грунтов установлена допустимая категория загрязнения ТМ, однако некоторые пробы могут быть отнесены к умеренно опасной категории (Zc до 21.6). Рассчитанное значение Zc для РЗЭ легкой группы в ряде точек отбора проб доходит до 65.7 (опасная категория загрязнения).
Анализ отобранных проб растений и сопоставление содержаний некоторых элементов со среднеевропейскими значениями позволили установить накопление ивами и луговиком Al, Th, U, V, Zr, Zn, Sr по сравнению с условно «фоновыми» европейскими территориями их
произрастания. Обнаружено многократное превышение содержания РЗЭ легкой группы в пробах Avenella flexuosa L. – от 230 до 320 единиц. Отмечена аномальная аккумуляция цинка ивовыми Salix spp., что позволило отнести эти древесные породы к группе биологического накопления элемента. Наиболее высокая степень аккумуляции цинка установлена для ивы лопарской S. lapponum с КБП 4.31.
Повышенные содержания ТМ и РЗЭ в точках отбора проб, совпадающих с «розой ветров», позволяют предположить, что основной причиной загрязнения является пыление незакрепленных поверхностей хвостохранилищ.
В качестве мер, предлагаемых для снижения негативного воздействия, опробованы: 1.использование полимерного покрытия для пылеподавления пылящих участков
действующего хвостохранилища.
2.применение ОСВ и его композиции с кремнистыми природными материалами для
мелиорации выведенного из эксплуатации поля хвостохранилища.
Проведенные натурные эксперименты подтвердили эффективность предлагаемых
путей решения проблемы пыления. Целью дальнейших исследований является поиск и оценка эффективности сорбентов на основе местного минерального сырья либо отходов горнопромышленного комплекса для очистки загрязненных территорий.