CC BY
142
УДК 633.4 Г.В. Качаев, Г.А. Демиденко, Н.В. Фомина
ЭКОЛОГО-ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИСКУССТВЕННЫХ СМЕСЕЙ, СОЗДАННЫХ НА ОСНОВЕ ЗОЛОШЛАКОВ БЕРЕЗОВСКОЙ ГРЭС-1 И РЕКОМЕНДУЕМЫХ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРИРОДНЫХ
ЭКОСИСТЕМ
Дается эколого-таксиологическая оценка исскуственных смесей, созданных на основе золошлаковых отходов. Представлены химический состав золы Березовской ГРЭС-1 и отвалов разреза Березовского-1 и результаты фитотестирования искусственных смесей с добавлением золы.
Ключевые слова: золошлаки, смесь, эколого-токсикологическая оценка, Березовская ГРЭС-1.
G.V. Kachaev, G.A. Demidenko, N.V. Fomina ECOLOGICAL AND TOXICOLOGICAL ESTIMATION OF THE ARTIFICIAL MIXES MADE ON THE BASIS OF ASH-AND SLAG OF THE BEREZOVSK STATE DISTRICT POWER STATION-1 THAT ARE RECOMMENDED FOR NATURAL ECOSYSTEM REHABILITATION
Ecological and toxicological estimation of the artificial mixes made on the basis of ash-and-slag waste is given. Chemical composition of ash at the Berezovsk state district power station-1 and piles of Berezovsk-1 mining plant and the phytotesting results of the artificial mixes with ash addition are given.
Key words: ash-and-slag, mix, ecological and toxicological estimation, the Berezovsk state district power station-1.
Для электростанций, сжигающих твердое топливо, характерным является наличие значительных площадей земли, занятой золошлакоотвалами. В связи с заменой твердого топлива на газ или заполнением золошлакоотвалов до предельной емкости возникает проблема их рекультивации, поскольку утилизировать все количество золы, находящейся в отработанных, но нерекультивированных золошлакоотвалах ТЭС, не представляется возможным [1].
Нерекультивированный отработанный золошлакоотвал является источником поступления в атмосферу золы вследствие ветровой эрозии его поверхности, причем количество золы, выносимое с одного гектара золошлакоотвала, может достигать нескольких сотен тонн в год, а пылевое облако распространяться на несколько километров [2, 5].
С биологической точки зрения золошлаки - это "стерильные" материалы, лишенные органических веществ, имеющие лишь следы азота; количество подвижных форм фосфора и калия в них недостаточно для питания растений, поэтому самозарастание золошлакоотвалов - процесс очень медленный, покрытие их поверхности растениями до прекращения пыления длится от 10 до 15 лет [4].
В связи с этим рекультивация отработанных золошлакоотвалов является необходимым мероприятием по предотвращению их негативного воздействия на природу и человека.
Цель исследования - эколого-токсикологическая оценка искусственных смесей, созданных на основе золошлаковых отходов, используемых для восстановления природных экосистем.
Объекты и методы исследования
Объектом исследования являлись искусственные смеси с добавлением золошлаковых отходов в разных концентрациях. При создании искусственных золошлаковых смесей использовали следующие компоненты: чернозем, торф и зола. Компонирование проводили в соотношениях, представленных в таблице 1.
Таблица 1
Фитотестирование искусственных смесей с добавлением золы
Вариант опыта Клевер луговой Пастбищная смесь
Энергия прорастания, % Всхожесть, % Энергия прорастания, % Всхожесть, %
Чернозем - торф - (1:1). Контрольный опыт 99 99 99 98
Чернозем - зола (1:1) 85 81 80 77
Торф - зола (1:1) 71 65 72 69
Чернозем - торф - зола (1:1:1) 85 67 85 74
Чернозем - торф - зола (1:0,5:0,5) 99 95 99 98
Чернозем - торф - зола (1:1:0,5) 95 92 96 90
Чернозем - торф - зола (1:0,5:1) 89 86 90 84
Чернозем - торф - зола (0,5:1:1) 77 75 70 65
Чернозем - торф - зола (0,5:0,5:1) 64 30 91 89
Чернозем - торф - зола (0,5:1:0,5) 85 90 87 92
Общее содержание микроэлементов в золошлаковых отходах определялось методами атомной абсорбции; содержание подвижных форм в водных, кислотных и ацетат-аммонийных буферных вытяжках -методами атомной адсорбции и фотоколориметрии.
Фитотоксическое действие золошлаковых смесей изучалось в опыте с проращиванием семян клевера лугового и семян пастбищной смеси, состоящей из овсяницы красной, мятлика лугового и райгаса пастбищного по методике, изложенной в рекомендациях МЗ СССР «Методические рекомендации по гигиеническому обоснованию ПДК химических веществ в почве» № 2609-82. За тест-функцию принималась всхожесть семян на 7-е и 30-е сутки.
Токсичность полученных золошлаковых смесей также определяли методом биотестирования на основе выживаемости парамеций [6].
Для оценки острого воздействия на тест-объект использовался метод индивидуальных линий парамеций. Исходная культура парамеций выращивалась на среде Лозина-Лозинского. Показателем токсичности служит выживаемость, фиксируемая по числу выживших линий парамеций. Регистрируется динамика деления и гибели инфузорий в разных средах: контроль - среда Лозина-Лозинского и раствор тестируемого вещества. Достоверное различие контрольных и опытных показателей по критерию Стьюдента информирует о стрессовом воздействии, т.е. токсичности (Терехова, 2008).
Результаты исследования
Теплоэнергетическая зола углей Березовского месторождения минералогически представлена в основном силикатами, алюмосиликатами и ферритами кальция, оксидами кальция и магния, ангидридом. Зола гидратационно активна - она реагирует с водой, изменяя свой состав и свойства. Средняя растворимость первичных золошлаковых отходов, образующихся на БГРЭС-1, равна 2,35% [3]. Состав золы используемой для внесения в состав смесей представлен в таблице 2.
Таблица 2
Средний химический состав золы Березовской ГРЭС-1 и отвалов разреза Березовского-1
Главный оксид Электрофильтры Золоотвал Отвал разреза
1 2 3 4
SiO2 15,8±6,9 17,1±1,9 53,6±9,6
Ab0a 8,0±0,2 6,8±0,7 12,2±2,6
FeO 0,7±1,0 0,8±0,3 1,0+0,3
Fe203 7,0±1,7 6,1±1,1 5,3+1,2
MgO 4,9±0,8 4,0±0,3 1,4±0,3
CaO 46,7±5,4 35,4±2,2 3,0±0,4
SO3 7,2±4,8 2,9±0,5 0,1
Окончание табл. 2
1 2 3 4
CO2 3,61±1,88 15,4±2,03 0,51±0,53
Na2O He изуч. He изуч. He изуч.
K2O He изуч. He изуч. He изуч.
F 0,18±0,22 0,03±0,01 0,04±0,01
Токсичные свойства золы создаются микроэлементами, нормируемыми для почв, первичные золошлаковые отходы, образующиеся на ГРЭС, имеют суммарный индекс токсичности 47. Первичные отходы имеют IV класс токсичности и по степени опасности относятся к малоопасным. Токсичность золошлаковых отходов, отобранных на территории Березовской ГРЭС-1 и включенных в состав черноземно-торфяной смеси, обладает токсическими свойствами в основном при разведении 1:5 и 1:10.
Анализируя данные, представленные в таблице 2, установили, что наименьшим фитотоксическим эффектом обладают смеси чернозем - торф - зола в соотношениях: 1:0,5:0,5; 1:1:0,5; 0,5:1:0,5; 1:0,5:1, как для клевера лугового, так и для пастбищной смеси. Показатели как энергии прорастания (%), так и всхожести (%) фитотестирующих растений приближаются к показателям в контрольном варианте опыта (чернозем - торф - 1:1). В варианте опыта смеси с добавлением золы в соотношении 0,5:0,5:1 (чернозем - торф -зола) показатели с использованием клевера лугового имеют низкий фитотоксический эффект (энергия прорастания - 64 %; всхожесть - 30%, в отличие от аналогичных показателей с пастбищной смесью.
При этом энергия прорастания и всхожесть клевера лугового в первом варианте составила 64 и 30 %, во втором варианте 77 и 75 % соответственно. Если при соотношении основных компонентов смеси 0,5:0,5:1 (чернозем-торф-зола) всхожесть снижается в два раза, то при соотношении 0,5:1:1 всхожесть незначительно увеличивается, что связано с компенсированием токсического эффекта золы вносимым в равном соотношении торфом.
Характеризуя данные по энергии прорастания и всхожести пастбищной смеси в соотношении 0,5:0,5:1 (чернозем - торф - зола), установили, что они выше, чем у клевера, и составляют 91 и 89 % соответственно. При этом снижение всхожести наблюдается при соотношении 0,5:1:1 (чернозем - торф - зола) (табл. 2).
Данные по токсичности смеси, полученной с помощью парамеций, свидетельствуют о низкой токсичности условно контрольного образца чернозем - торф - 1:1 - 1,2 % и в смеси в соотношении 1:1:0,5 (чернозем - торф - зола).
Токсичность искусственных смесей (тест-объект парамеции)
Следует отметить, что средний уровень токсичности отмечается в вариантах 0,5:1:1 и 1:0,5:0,5 (чернозем - торф - зола) 28,5 и 26 % соответственно. Наиболее высокий уровень токсичности установлен в вариантах с однокомпонированием в равных долях, а именно - 1:1 (чернозем - зола) - 1:1 (торф - зола) - 54 и 62 %. Наиболее оптимальным с точки зрения токсичности и выращивания травяных культур является поч-венно-золо-торфяная смесь, сформированная в соотношении 1:1:0,5 (чернозем - торф - зола).
Выводы
1. В связи с заполнением золошлакоотвалов ТЭЦ до предельной емкости возникает проблема утилизации отходов и использование золы.
2. Искусственные почвогрунтовые смеси, созданные на основе золошлаковых отходов, используются для восстановления природных экосистем степной зоны Сибири.
3. При создании искусственных золошлаковых смесей использовали следующие компоненты: чернозем, торф и золу в определенных соотношениях.
4. Теплоэнергетическая зола углей Березовского месторождения минералогически представлена в основном силикатами, алюмосиликатами и ферритами кальция, оксидами кальция и магния, ангидридом. Первичные золошлаковые отходы, образующиеся на Березовской ГРЭС-1, имеют суммарный индекс токсичности 47; IV класс токсичности и по степени опасности относятся к малоопасным. Включенные в состав черноземно-торфяной смеси обладают токсическими свойствами в основном при разведении 1:5 и 1:10.
5. Наибольшим фитотоксическим эффектом обладают смеси чернозем - торф - зола в соотношениях: 1:1:1; чернозем - зола - 1:1; торф - зола - 1:1, как для клевера лугового, так и для пастбищной смеси. Наименьшим фитотоксическим эффектом обладают смеси чернозем - торф - зола в соотношениях 1:0,5:0,5; 1:1:0,5; 0,5:1:0,5, как для клевера, так и травяной смеси. Данные по токсичности полученной с помощью парамеций свидетельствуют о низкой токсичности смеси в соотношении 1:1:0,5 (чернозем - торф -зола). Наиболее оптимальным с точки зрения токсичности и выращивания травяных культур является поч-венно-золо-торфяная смесь, сформированная в соотношении 1:1:0,5 (чернозем - торф - зола).
Литература
1. Гребенщикова Е.А. Влияние золошлака на свойства почв и содержание тяжелых металлов при использовании его в качестве мелиоранта. - Благовещенск, 2007. - 132 с.
2. Опыт рекультивации отработанных золошлакоотвалов: информ. письмо № 25-90. - М.: СПО ОРГРЭС, 1992.
3. Иванов В.В., Иванов И.В. Физико-химические свойства золошлаковых отходов от сжигания углей КАТЭКа // Маркшейдер. вестн. - 2008. - № 2(64). - С.55-57.
4. Пасынкова М.В. Зола углей как субстрат для выращивания растений // Растения и пром. среда. -Свердловск, 1974. - С. 29-45.
5. Рекомендации по рекультивации отработанных золошлакоотвалов тепловых электростанций: РД 34.02.202-95.
6. Методика определения токсичности золошлаковых отходов методом биотестирования на основе выживаемости парамеций и цериодафний ФР.1.39.2007.04104. ПНД Ф Т 16.3.12-07 / В.А. Терехова [и др.]. - М.: Изд-во МГУ, 2008. - 31 с.
--------♦-----------
