В процессе добычи и переработки калийных солей образуются твердые галитовые отходы, которые складируются в соляных отвалах. Они расположены рядом с горнодобывающими и перерабатывающими предприятиями. Загрязняющие вещества из отходов мигрируют в окружающую среду, вызывая засоление природных водоемов и почв. Исследователи из Пермского политехнического университета предложили метод, который позволит снизить негативные последствия и улучшить экологическую ситуацию. Результаты лабораторных опытов позволили обосновать эффективные решения по восстановлению экологического состояния территорий.
Данные первых обзорных исследований опубликованы экологами в сборнике материалов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Химия. Экология. Урбанизм» (2022). Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России.
Более 80 % мировых запасов калийных солей и около 70 % производства удобрений на их основе сосредоточено в России, Белоруссии и Канаде. Крупнейшие месторождения также расположены в Германии и Франции. По оценкам ученых, отходы производства достигают 70% добываемой породы. К ним относятся твердые галитовые отходы, содержащие 92–95 % хлорида натрия, и жидкие глинисто-солевые шламы, в состав которых входят растворимые и нерастворимые компоненты. Количество твердых отходов на калийных предприятиях Пермского края составляет более 270 млн тонн, жидких – более 30 млн м3.
«Соляные отвалы представляют собой насыпи высотой от 100 до 130 метров. Твердые галитовые отходы содержат хлорид натрия, галит, доломит, гипс и другие примеси. Из-за больших углов откосов отвалов и активного растворения солей в условиях промывочного режима загрязняющие вещества попадают в почву, поверхностные и подземные воды. Это может вызвать такие последствия, как засоление вод, изменение физико-химических свойств почв, запыление, формирование новых биоценозов, не характерных для данной территории. Чем выше содержание загрязняющих веществ в «теле» соляного отвала, тем интенсивнее протекают процессы нарушения природных экосистем. Складирование отходов на поверхность земли приводит к нарушению рельефа и биогеохимических процессов в почвенно-растительном покрове, изменению химического состава поверхностных и подземных вод.
Лариса Рудакова – руководитель проекта, заведующая кафедрой охраны окружающей среды Пермского политехнического университета, доктор технических наук, профессор
Экологи Пермского политехнического университета совместно с коллегами из ЭНИ ПНИУ изучили влияние отходов Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей на окружающую среду. Они предложили уменьшить фильтрацию стоков в соляных отвалах. В основу метода легли ранее известные технологии, которые ученые усовершенствовали с учетом особенностей отходов и региональных условий. На поверхности соляного отвала исследователи предложили провести рекультивацию: выровнять его склон, создать защитный экран из глины и разместить на нем почвенно-растительный покров.
«Мы провели лабораторный эксперимент и смоделировали условия рекультивации в контейнерах, поместив в них вещество соляного отвала, различные слои глины в качестве защитного экрана и образцы зональных грунтов. Затем высаживали травосмесь, устойчивую к неблагоприятным условиям окружающей среды. Мы увеличили количество семян в 2 раза по сравнению с рекомендациями по рекультивации. Далее в течение 21 дня наблюдали за их высотой, массой и окислительно-восстановительной активностью и сравнивали с растениями, выращенными на почвах без соляного материала и глиняного экрана. В результате удалось обнаружить, что при уменьшении защитного слоя глины характеристики растений ухудшались. В этих условиях у них возник окислительный стресс, что свидетельствует о токсичности среды и изменении состава защитного слоя».
Анна Перевощикова – научный сотрудник, магистрант кафедры охраны окружающей среды Пермского политехнического университета
Эксперимент позволил ученым в лабораторных условиях определить оптимальную толщину глинистого слоя, почвенно-травяной смеси для рекультивации соляного отвала. В ближайших планах экологов — проведение опытно-промышленных испытаний.
