№65-16
Фіторемедіація вугільних відвалів Західного Донбасу
С.А. Красовський1, О.С. Ковров1, І.І. Клімкіна1
1Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2021, 65:170-178
https://doi.org/10.33271/crpnmu/65.170
Full text (PDF)
АНОТАЦІЯ
Мета. Визначення фізико-хімічних показників породної маси вугільних відвалів шахти «Павлоградська» та оцінка ефективності процесів фіторемедіації вугільних відвалів гірничодобувних підприємств.
Методика дослідження полягає у комплексному аналізі таких фізико-хімічних показників ґрунту та глини як: pH, питома електропровідність ґрунту (EC), валовий вміст важких металів, інших токсичних елементів та рідкісних металів. Для інтактної проби ґрунту було визначено додатково кількісний вміст поживних речових для рослин, а саме іонів NO3-, NH4+, PO43- (спектрофометрично) і концентрації рухомих форм елементів, отриманих шляхом водної витяжки та екстракції амонійно-ацетатним буфером (рН=7) і амонійно-ацетатним розчином з додаванням лимонної кислоти (рН=4).
Результати дослідження. Було встановлено, що рН ґрунту з ділянки рекультивації складає 8,78, значення питомої електропровідності становить 301,9 µS/см. Було виявлено, що даний субстрат має недостатню кількість нітратної (0,176 мг/кг) та амонійної форм азоту (0,0035 мг/кг), а також фосфатів (0,0016 мг/кг). ICP-MS аналіз валового вмісту мікроелементів у ґрунті з ділянки рекультивації показав, що концентрація таких елементів як Co, As і Cu перевищує норми ГДК в 1,2; 10,1 та 1,9 рази відповідно. На основі отриманих параметрів було проаналізовано методи фіторемедіації, які типові для рекультивованих відвалів шахт Західного Донбасу для покращення загальної екологічної ситуації на шахті «Павлоградська» та можливість повернення цих територій до сільського господарства.
Наукова новизна. Встановлено закономірності зміни фізико-хімічних показників породи вугільного відвалу в умовах шахт Західного Донбасу та поглинальних властивостей червоно-бурої глини для зменшення міграційної активності важких металів.
Практичне значення. Результати досліджень дозволяють шляхом підбору методу фіторемедіації розробити дієві заходи щодо покращення фізико-хімічних показників субстрату та зменшення міграції важких металів у компонентах навколишнього середовища.
Ключові слова: вугільна шахта, відвал, фізико-хімічні властивості, важкі метали, фіторемедіація, рекультивація.
Перелік посилань
1. Звіт «Основні проблеми розвитку вугільної галузі і регіону Донбасу». (2002). Київ.
2.Павличенко, А.В., Федотов, В.В., Бучавий, Ю.В. & Коваленко, А.А. (2014). Розробка електронних екологічних паспортів породних відвалів вугільних шахт. Науковий вісник Національного гірничого університету, 3, 105-110.
3. Kolesnik, V.Ye., Fedotov, V.V., & Buchavy, Yu.V. (2012). Generalized algorithm of diversification of waste rock dump handling technologies in coal mines. Scientific bulletin of National Mining University, 4, 138–142.
4.Кузік, І.М. (2012). Вплив породних відвалів шахт на компоненти довкілля та визначення можливостей щодо його зменшення. Екологія і природокористування, 15, 31-37.
5. Павличенко, А.В., Гайдай, О.А., Фірсова, В.Е., Руських, В.В. & Ткач, І.В. (2020). Технологічні напрями переробки відходів вуглезбагачення. Збірник наукових праць НГУ, 62, 139-148.
https://doi.org/10.33271/crpnmu/62.139
6. Petlovanyi, M., Kuzmenko, O., Lozynskyi, V., Popovych, V., Sai, K., Saik, P. (2019). Review of man-made mineral formations accumulation and prospects of their developing in mining industrial regions in Ukraine. Mining of Mineral Deposits, 13(1), 24-38.
https://doi:10.33271/mining13.01.024
7.Кроїк, Г.А., & Мельник, О.В. (2012). Закономірності розподілу техногенних та токсичних елементів у відходах добування та переробки вугілля Західного Донбасу. Вісник ДНУ, серія «Геологія. Географія», 14(Т.20), 77-82.
8.Zubov, О., & Zubova, L. (2011). Protecting Donbass landscapes from the ingress of pollutants from the dumps of coal mines. Уголь Украины, 40-46.
9. Dixit, R., Wasiullah, Malaviya, D., Pandiyan, K., Singh, U., Sahu, A., & Paul, D. (2015). Bioremediation of Heavy Metals from Soil and Aquatic Environment: An Overview of Principles and Criteria of Fundamental Processes. Sustainability, 7(2), 2189-2212.
https://doi.org/10.3390/su7022189
10.Rana, V., & Maiti, S. K. (2018). Differential distribution of metals in tree tissues growing on reclaimed coal mine overburden dumps, Jharia coal field (India). Environmental Science and Pollution Research, 25(10), 9745–9758.
https://doi.org/10.1007/s11356-018-1254-5
11.Banerjee, R., Goswami, P., Lavania, S., Mukherjee, A., & Lavania, U. C. (2019). Vetiver grass is a potential candidate for phytoremediation of iron ore mine spoil dumps. Ecological Engineering, 132, 120-136.
https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2018.10.012
12. Ciarkowska, K., Hanus-Fajerska, E., Gambuś, F., Muszyńska, E., & Czech, T. (2017). Phytostabilization of Zn-Pb ore flotation tailings with Dianthus carthusianorum and Biscutella laevigata after amending with mineral fertilizers or sewage sludge. Journal of Environmental Management, 189, 75-83.
https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2016.12.028
13.Bernal, M. P., Gómez, X., Chang, R., Arco-Lázaro, E., & Clemente, R. (2019). Strategies for the use of plant biomass obtained in the phytostabilisation of trace-element-contaminated soils. Biomass and Bioenergy, 126, 220-230.
https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2019.05.017
14.Mathiyazhagan, N., & Natarajan, D. (2013). Phytoremediation Efficiency of Edible and Economical Crops on Waste Dumps of Bauxite Mines, Salem District, Tamil Nadu, India. In On a Sustainable Future of the Earth’s Natural Resources (pp. 493-508). Springer Berlin Heidelberg.
https://doi.org/10.1007/978-3-642-32917-3_31
15.Prasad, M. N. V. (2015). Phytoremediation crops and biofuels. In Sustainable agriculture reviews(pp.159-261).
https://doi.org/10.1007/978-3-319-16742-8_7
16.Guo, Y., Liu, X., Tsolmon, B., Chen, J., Wei, W., Lei, S., Yang, J., & Bao, Y. (2020). The influence of transplanted trees on soil microbial diversity in coal mine subsidence areas in the Loess Plateau of China. Global Ecology and Conservation, 21, e00877. \
https://doi.org/10.1016/j.gecco.2019.e00877
