В процессе добычи и переработки калийных солей образуются твердые галитовые отходы, которые хранят на солеотвалах. Они находятся рядом с горно-обогатительными предприятиями. Загрязняющие вещества из отходов мигрируют в окружающую среду, вызывая засоление природных водных объектов и почв. Исследователи из Пермского Политеха предложили способ, который позволит сократить негативные последствия и улучшить экологическую ситуацию. Результаты лабораторных экспериментов позволили обосновать эффективные решения для восстановления экологического состояния территорий.
Данные первых обзорных исследований экологи опубликовали в сборнике материалов всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Химия. Экология. Урбанистика» (2022). Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России.
Более 80 % мировых запасов калийных солей и около 70 % производств удобрений на их основе находятся в России, Беларуси и Канаде. Крупнейшие месторождения также располагаются в Германии и во Франции. По словам ученых, отходы производства достигают 70 % от добытой породы. К ним относятся твердые галитовые отходы, содержащие 92–95 % хлористого натрия, и жидкие глинисто-солевые шламы, которые включают растворимые и нерастворимые компоненты. Количество твердых отходов на калийных предприятиях в Пермском крае составляет более 270 млн тонн, а жидких — свыше 30 млн м3.
— Солеотвалы представляют собой насыпи высотой от 100 до 130 метров. Твердые галитовые отходы содержат хлористый натрий, галит, доломит, гипс и другие примеси. Из-за высоких углов наклона отвалов и активного растворения солей в условиях промывного режима загрязняющие вещества попадают в почву, поверхностные и подземные воды. Это может вызывать такие последствия, как засоление вод, изменение физико-химических свойств почв, пыление, формирование новых биоценозов, не характерных для этой территории. Чем выше содержание загрязняющих веществ в «теле» солеотвала, тем интенсивнее протекают процессы нарушения природных экосистем. Хранение отходов на поверхности земли приводит к нарушению рельефа и биогеохимических процессов в почвенном и растительном покрове, изменению химического состава поверхностных и подземных вод, — отмечает руководитель проекта, заведующая кафедрой «Охрана окружающей среды» Пермского Политеха, доктор технических наук, профессор Лариса Рудакова.
Экологи Пермского Политеха с коллегами из ЕНИ ПГНИУ изучили влияние отходов Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей на окружающую среду. Они предложили снизить фильтрацию стоков в солеотвалах. В основу способа легли ранее известные технологии, которые ученые усовершенствовали с учетом особенностей отходов и региональных условий. На поверхности солеотвала исследователи предложили провести рекультивацию: выровнять его склон, создать защитный экран из глины и расположить на нем почвенно-растительный покров.
— Мы провели лабораторный эксперимент и смоделировали в контейнерах условия рекультивации, поместив в них вещество солеотвала, различные слои глины в качестве защитного экрана и образцы зональных почв. Затем высадили устойчивую к неблагоприятной среде травосмесь. Количество семян мы увеличили в 2 раза, по сравнению с рекомендациями по рекультивации. Далее отслеживали их высоту, массу и окислительно-восстановительную активность в течение 21 дня и сравнивали с растениями, выращенными на почвах без вещества солеотвала и глиняного экрана. В результате нам удалось выявить, что при уменьшении защитного слоя из глины характеристики растений ухудшались. В этих условиях они испытывали окислительный стресс, что говорит о токсичности среды и изменении состава защитного слоя, — рассказывает одна из исследователей, магистрантка кафедры «Охрана окружающей среды» Пермского Политеха Анна Перевощикова.
Эксперимент позволил ученым определить в лабораторных условиях оптимальную толщину глинистого слоя, почв и травосмеси для рекультивации солеотвала. В дальнейших планах экологов – проведение опытно-промышленных испытаний.