Научная статья на тему 'ФИТОТОКСИЧНОСТЬ ЛЕЖАЛЫХ ОТХОДОВ ЦИАНИРОВАНИЯ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩЕЙ РУДЫ НА ТЕРРИТОРИИ НАКОПЛЕННОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО УЩЕРБА'

ФИТОТОКСИЧНОСТЬ ЛЕЖАЛЫХ ОТХОДОВ ЦИАНИРОВАНИЯ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩЕЙ РУДЫ НА ТЕРРИТОРИИ НАКОПЛЕННОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО УЩЕРБА Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

CC BY
134
30
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ УЩЕРБ / ОТХОДЫ ЦИАНИРОВАНИЯ / ФИТОТОКСИЧНОСТЬ / СИДЕРАЛЬНЫЕ РАСТЕНИЯ / ENVIRONMENTAL DAMAGE / CYANIDATION WASTE / PHYTOTOXICITY / SIDERAL PLANTS

Аннотация научной статьи по экологическим биотехнологиям, автор научной работы — Артамонова Валентина Сергеевна, Бортникова Светлана Борисовна, Оплеухин Алексей Александрович

Представлены результаты исследований фитотоксичности лежалых отходов цианирования золотосодержащих руд и прилегающих почв на территории накопленного экологического ущерба. Установлено, что они жизнепригодны для овса посевного только в вершинной части старого отвала, но морфометрические показатели корней и ростков обнаруживают эффект торможения; горчица обнаруживает летальный исход во всех пробах. В почвенной среде проявилось ингибирование корней, особенно горчицы, но ростки оказались выше у горчицы. Суммарный вес ростков и корней овса превышал таковой горчицы в 2-3 раза. Показано, что лежалые отвалы жизнеобитаемы, в них присутствуют жизнедеятельные токсобные азотобактерии, отличающиеся от почвенных обитателей. Стратегия роста бактерии направлена на быстрое воспроизводство клеток, но в дальнейшем они быстро теряют подвижность, способность к размножению. Это ограничивает их участие в пополнении среды обитания биогенным азотом и биологически активными веществами. В исследованных отходах и почвах присутствовал схожий набор токсикантов в количестве, превышающем их кларки в земной коре. Для снижения фитотоксичности предлагается проведение планирования отвалов и химической мелиорации техногенной поверхности. Это обеспечит повышение жизнестойкости растений, эффективности сидерации, ускорение формирования биогенности в корнеобитаемом слое, ускорит задернение техногенной поверхности, снизит миграцию экотоксикантов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PHYTOTOXICITY OF STALE CYANIDATION WASTES OF POLYMETALLIC ORES IN AREAS OF ACCUMULATED ENVIRONMENTAL DAMAGE

The results of studies of phytotoxicity of stale cyanidation wastes of gold-containing ores and adjacent soils on the territory of accumulated environmental damage are presented. It is established that they are viable for oats sown only in the upper part of the old dump, but the morphometric indicators of roots and sprouts show the effect of inhibition; mustard detects a fatal outcome in all samples. The soil environment showed inhibition of roots, especially mustard, but the sprouts were higher in mustard. The total weight of oat sprouts and roots exceeded that of mustard by 2-3 times. It is shown that stale dumps are life-sustaining, they contain life-sustaining toxobacteria that differ from soil inhabitants. The growth strategy of the bacterium is aimed at rapid reproduction of cells, but in the future they quickly lose their mobility and ability to reproduce. This limits their participation in the replenishment of the habitat with biogenic nitrogen and biologically active substances. In the studied waste and soils, a similar set of toxicants was present in an amount exceeding their Clarks in the earth's crust. To reduce phytotoxicity during the planning of dumps and chemical reclamation of the technogenic surface. This will increase the plant viability, sid-eration efficiency, accelerate the formation of biogenicity in the root layer, accelerate the blackening of the technogenic surface, and reduce the migration of ecotoxicants.

Текст научной работы на тему «ФИТОТОКСИЧНОСТЬ ЛЕЖАЛЫХ ОТХОДОВ ЦИАНИРОВАНИЯ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩЕЙ РУДЫ НА ТЕРРИТОРИИ НАКОПЛЕННОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО УЩЕРБА»

ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

2020 БИОЛОГИЯ Вып. 1

ЭКОЛОГИЯ

УДК 504.75+631.4

DOI: 10.17072/1994-9952-2020-1-33-40.

В. С. Артамоноваa, C. Б. Бортниковаb, А. А. Оплеухинa

a Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, Новосибирск, Россия

b Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН, Новосибирск, Россия

ФИТОТОКСИЧНОСТЬ ЛЕЖАЛЫХ ОТХОДОВ ЦИАНИРОВАНИЯ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩЕЙ РУДЫ НА ТЕРРИТОРИИ НАКОПЛЕННОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО УЩЕРБА

Представлены результаты исследований фитотоксичности лежалых отходов цианирования золотосодержащих руд и прилегающих почв на территории накопленного экологического ущерба. Установлено, что они жизнепригодны для овса посевного только в вершинной части старого отвала, но мор-фометрические показатели корней и ростков обнаруживают эффект торможения; горчица обнаруживает летальный исход во всех пробах. В почвенной среде проявилось ингибирование корней, особенно горчицы, но ростки оказались выше у горчицы. Суммарный вес ростков и корней овса превышал таковой горчицы в 2-3 раза. Показано, что лежалые отвалы жизнеобитаемы, в них присутствуют жизнедеятельные токсобные азотобактерии, отличающиеся от почвенных обитателей. Стратегия роста бактерии направлена на быстрое воспроизводство клеток, но в дальнейшем они быстро теряют подвижность, способность к размножению. Это ограничивает их участие в пополнении среды обитания биогенным азотом и биологически активными веществами. В исследованных отходах и почвах присутствовал схожий набор токсикантов в количестве, превышающем их кларки в земной коре. Для снижения фитотоксичности предлагается проведение планирования отвалов и химической мелиорации техногенной поверхности. Это обеспечит повышение жизнестойкости растений, эффективности сидерации, ускорение формирования биогенности в корнеобитаемом слое, ускорит задернение техногенной поверхности, снизит миграцию экотоксикантов.

Ключевые слова: экологический ущерб; отходы цианирования; фитотоксичность; сидеральные растения.

V. S. Artamonovaa, S. B. Bortnikovab, A. A. Opleuchina

a Institute of soil Scitnce and Agrochemistry, SB RAS, Novosibirsk, Russian Federation b Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, Novosibirsk, Russian Federation

PHYTOTOXICITY OF STALE CYANIDATION WASTES OF POLYMETALLIC ORES IN AREAS OF ACCUMULATED ENVIRONMENTAL DAMAGE

The results of studies of phytotoxicity of stale cyanidation wastes of gold-containing ores and adjacent soils on the territory of accumulated environmental damage are presented. It is established that they are viable for oats sown only in the upper part of the old dump, but the morphometric indicators of roots and sprouts show the effect of inhibition; mustard detects a fatal outcome in all samples. The soil environment showed inhibition of roots, especially mustard, but the sprouts were higher in mustard. The total weight of oat sprouts and roots exceeded that of mustard by 2-3 times. It is shown that stale dumps are life-sustaining, they contain life-sustaining toxobacteria that differ from soil inhabitants. The growth strategy of the bacterium is aimed at rapid reproduction of cells, but in the future they quickly lose their mobility and ability to reproduce. This limits their participation in the replenishment of the habitat with biogenic nitrogen and biologically active substances. In the studied waste and soils, a similar set of toxicants was present in an amount exceeding their Clarks in the earth's crust. To reduce phytotoxicity during the planning of dumps and chemical reclamation of the technogenic surface. This will increase the plant viability, sid-eration efficiency, accelerate the formation of biogenicity in the root layer, accelerate the blackening of the techno-genic surface, and reduce the migration of ecotoxicants.

Key words: environmental damage; cyanidation waste; phytotoxicity; sideral plants.

Одной из важнейших задач национальной программы «Экология» является ликвидация складированных на дневной поверхности промышленных отходов добычи и переработки полиметаллических

руд, в том числе путём рециклинга. В настоящее время проблема чрезвычайно актуальна, а её решение своевременно, поскольку в промышленных ре-

© Артамонова В. С., Бортникова C. Б., Оплеухин А. А., 2020

33

гионах страны сформировались территории (объекты) накопленного (прошлого) экологического ущерба (вреда) [Соловьянов, 2015], которые небезопасны для природы и людей в настоящее время.

Лежалые отходы цианирования сульфидных руд, представляющие собой многотоннажные массы отвальной пульпы, отделяемой после извлечения золота, являются источником хронического (пролонгированного) загрязнения окружающей среды, деградации природных экосистем [Руководство ..., 2011]. Согласно Приказу Росприроднад-зора № 193 они входят в список объектов с отяго-щённым прошлым [Об утверждении ..., 2012]. Их вредоносный характер выражается в формировании экологически опасных ореолов и потоков рассеивания, негативно влияющих на состояние и ме-таморфизацию экосистем [Александрова, 2008]. Предотвращению создания интенсивных литохи-мических ореолов загрязнения экосистем отходами золотодобычи и переработки в настоящее время уделяется большое внимание за рубежом (Канаде, США, Индонезии, других странах). Россия не исключение, в техногенное загрязнение вовлечены уникальные горные территории Полярного и Южного Урала, Западной и Восточной Сибири, Якутии и Дальнего Востока, Хакассии и Горного Алтая, где природные экосистемы чрезвычайно ранимы и трудно восстановимы.

Негативное влияние лежалых отходов сульфид-содержаших руд на экологию природной среды действует долговременно, поскольку их минеральная часть расслаивается (дифференцируется) в обстановке протекания окислительных процессов, образуются геохимические барьеры, формируются потоки кислого дренажа с высокими концентрациями металлов и металлоидов [Бортникова и др., 2006; Bort-nikova et э!, 2011; 2012]. В то же время технологические реагенты, в том числе цианиды КС^ Ca(CN)2), длительно сохраняющиеся в толще отходов, подвергаются гидролизу, вступают во взаимодействие с кислотами, образуя синильную кислоту [Александрова, Липина, 2010]. Её образованию может способствовать серная кислота, пополнение которой обеспечивается за счёт микробиологического аэробного и анаэробного окисления. Нужно признать, что ранее технологические процессы обезвреживания цианидов до предельно допустимых значений не проводились в отличие от современных технологий цианирования руд. Повышенные концентрации цианидов в отвальной пульпе наиболее вероятны при золотодобыче сульфидсодержащего медистого сырья. Во-первых, вкрапленное в сульфидные минералы золото прочно с ними связано, что обусловливает использование повышенных концентраций цианидов для растворения металла. Во-вторых, в рудах категории «Б» попутным ценным компонентом может быть медь, которая рассматривается как вредная примесь, осложняющая процесс извлечения золота, хотя её получение в виде соответствующих товарных продуктов экономически оправданно.

Процесс осаждения золота из растворов осложняет переходящая в растворы медь, в том числе наиболее распространенными методами: цементацией на цинковую пыль и сорбцией на активированный уголь (варианты CIP, CIL), отчего расход цианидов возрастает [Лодейщиков, 2011]. Поэтому переработка медистых золотых руд с применением процесса цианирования представляет одну из главных проблем золотодобывающей промышленности XXI в. во всём мире. Естественное биоосвоение складированных отходов идёт чрезвычайно медленно, вокруг них регистрируются «мертвые» зоны, которые трудно поддаются рекультивации и ревеге-тации.

Однако улучшение экологии в местах долговременного складирования отходов, как и продуктов обогащения - концентратов, вызывает большую полемику, поскольку они представляют экономическую привлекательность из-за присутствия промыш-ленно значимых концентраций ценных металлов и металлоидов, ибо былые технологии их извлечения ориентировались на 1-2 компонента. В свою очередь, современные природоохранные и социальные запросы требуют снижения экологической нагрузки от техногенного загрязнения, что обусловливает поиск разных технологий создания защитных покрытий лежалых отходов, в том числе путём задернения и залесения.

Цель нашего экспериментального исследования заключалась в определении фитотоксичности отходов и почв на территории накопленного экологического вреда, в связи с вековым пребыванием отходов цианирования золотосодержащих сульфидных руд на дневной поверхности в Кемеровской области, и возможностью её снижения с участием сидеральных растений как потенциальных фитомелиорантов.

Объекты и методы исследований

Отбор образцов для биологического и химического анализов был осуществлён с отвала лежалых отходов цианирования золотосодеражащих руд (с прошлого века) и почв вокруг него. Отвал расположен в 300 м от жилых построек пос. Урск (Кемеровская область), отделён от него естественным берёзовым лесом, сформирован в 30-40-е годы прошлого века при отработке Белоключевского месторождения, типичен для территории золотодобычи в сибирском регионе. Описание отвала и информация об его составе приведены ранее [Bortnikova et al., 2019]. Данное месторождение Урского рудного поля характеризуется нахождением золота в серноколчедан-ной, колчеданно-полиметаллической, прожилково-вкрапленной медно-цинковой руде.

Для анализов были отобраны пробы отходов и прилегающих к нему почв. Пробы взяты из верхнего 20-сантиметрового слоя. Химический анализ предварительно высушенных и затем растертых проб осуществлялся методом ИСП-МС на масс-спектрометре высокого разрешения ElanDRC-e в химико-

аналитическом центре «Плазма» (ООО «ХАЦ «Плазма»), г. Томск. Для этого использовали стандартную методику НСАМ № 480-Х. Повторность определения химических элементов 3-кратная. В работе приведены средние арифметические данные, стандартные ошибки которых не превышают 10%. Биологические анализы выполнены в ИПА СО РАН, г. Новосибирск. Они предусматривали фитотестиро-вание загрязнения с использованием овса посевного - Avena sativa, а также Sinapsis alba и определение развития азотобактерии - Azotobacter chroococcum, как показателя биологической активности отходов производства. Овёс и азотобактер входят в список показателей оценки эколого-гигиенической опасности отходов производства [МР 2.1.7.2297-07]. Фито-тестирование отходов на семенах растений является обязательным, поэтому мы руководствовались данным нормативным документом, в котором сообщается также, что овёс даёт наиболее стабильные и воспроизводимые данные по сравнению с семенами других культур (пшеница, морковь и др.). Для определения всхожести семян и морфометрических показателей овса нами была увеличена повторность с 3 до 5, количество семян, как и в случае с горчицей составляло 25 в каждой чашке Петри. Для исследований были использованы семена, приобретённые в фирме «Агрос», с действующим сроком годности. Наш выбор овса и горчицы основывался также на том, что оба растения нашли ранее широкое применение в сельскохозяйственной практике, как сиде-ральные культуры, благодаря набору фитомелиора-тивных «услуг». Овёс способен снижать кислотность в среде обитания, повышать содержание доступных элементов в корнеобитаемом слое. Благодаря фитосидерофорам он толерантен к ряду тяжёлых металлов. Овёс продуцирует органические кислоты жирного ряда, авеноцины, тритерпеновые кислоты, обеспечивающие устойчивость к фитопатоге-нам [Павловская и др., 2012; Солохина, 2013; Луш-ников, 2019]. Горчица более прихотлива к кислотности и содержанию биогенного азота, но, как и овёс, синтезирует ряд схожих по составу органических кислот, обеспечивающих ей устойчивость к вредителям и возбудителям болезней.

Определение встречаемости азотобактера в отходах и почве проводили традиционным методом. Для выявления характера роста колоний бактерии использовали среду Эшби, для определения скорости роста бактериального ореола вокруг комочков мелкозёма применяли программу Corel.

Полученные результаты статистически обрабатывались с помощью компьютерных программ.

Результаты и их обсуждение

Установлено, что в контроле (на воде) всхожесть семян овса была максимальной - 87.2±2.8% через 3 -е сут. На отвале семена овса взошли только в вершинной части (проба № 20), составив 24.5±6.0

% за тот же срок. В вариантах с почвенными пробами (пробы № 22, 23) всхожесть семян овса была в 3.3 раза ниже контрольного значения (рис. 1) и не превысила 26.4±5.6%, что свидетельствует о загрязнении почв.

Cy6cTpaT*cyTKu; LS Means Current effect: F(6, 48)=,21112, p=,97157 Effective hypothesis decomposition Vertical bars denote 0,95 confidence intervals

2

сутки

Субстрат Контроль Субстрат • Субстрат £ Субстрат

№ 20 № 22 № 23

Рис. 1. Всхожесть семян овса в течение 3 сут.

В свою очередь, семена горчицы не взошли ни в одной пробе с отвала. В других вариантах (контроль, почва) всхожесть составила 75 и 76% соответственно.

Анализ морфометрических данных овса выявил подавление роста корней в вершинной части отвала (рис. 2) по сравнению с контролем. В почвенных вариантах длина корней была близка к контролю. Эффект торможения корней обнаружен и у горчицы в почвенных пробах. Но по сравнению с овсом они были длиннее, что, вероятно, объясняется видовой особенностью растений._

Ь:. -х ^ Ывога па» г« есйг^Ыо) ="■:■■:-V с. ЬтурегИый сш'-и"^-йэгота 0.9& ооо'¡йогео ¡глет*

ï

20

Ï

т - - - ' " ■

на rts

FZjCTÛ-ИС Ibf/Mja

Рис. 2. Длина корней проростков овса и горчицы

Ростки овса на отвале, как и корни, уступали по высоте контрольному варианту (рис. 3). Но в почвенных вариантах высота проростков овса, а также и горчицы, превышала контроль.

Что касается весовых показателей, то на отвале наблюдалось снижение веса корней овса в 2.4 раза по сравнению с контролем, в то время как ростков - в 1.1 раза (табл. 1). В почвенных пробах вес корней овса, наоборот, увеличился в 1.5-1.7 раза, но вес ростков снизился по сравнению с контролем,

25

20

15

10

либо оказался близким к нему. Корни горчицы отреагировали иначе. Их вес был практически одинаковым во всех вариантах, но вес ростков превышал контрольный вариант. Вместе с тем, суммарный вес корней ростков овса превышал таковой горчицы (рис. 4).

Least Squares Means (some means not estimable) Effective hypothesis decomposition Vertical bars denote 0,95 confidence intervals

№ 20 № 22 Субстрат

Овес IE Растение Горчица

Рис. 3. Высота ростков овса и горчицы

Рис. 4. Сухой вес (мг) проростков горчицы и овса в условиях техногенного загрязнения

Не исключено, что в период автотрофного питания проростков в варианте с веществом отходов и почвой позитивное влияние оказали метаболиты жизнедеятельного азотобактера (продуцента биогенного азота, ростовых веществ и хелатов).

Таблица 1

Вес корней и ростков овса и горчицы, мг

Условия роста (№ пробы) Растение Вес M с и, % Доверительный интервал НСР р<0,05

-95.00 +95.00

H2O Овёс Корень 48 17.9 37 25.8 70.2 22.2

Росток 72 26.8 37 38.7 105.3 33.3

Горчица Корень 9.6 2.7 28 2.9 16.33 6.7

Росток 35.9 7.7 21 16.7 55.1 19.2

№ 20 Овёс Корень 20 10 50 7.6 32.4 12.4

Росток 66 50.3 76 3.5 128.5 62.5

№ 22 Овёс Корень 82 24.8 30 51.1 112.9 30.9

Росток 58 21.7 37 31.1 84.9 26.9

Горчица Корень 9.8 1.7 17 5.7 13.9 4.1

Росток 39.3 5.6 14 25.4 53.2 13.9

№ 23 Овёс Корень 70 43 61 16.6 123.4 53.4

Росток 76 30.5 40 38.1 113.9 37.9

Горчица Корень 9.5 1.2 13 6.4 12.5 3.1

Росток 40.1 7.3 18 22.1 58.2 18.1

астение

6

№ 23

Таблица 2

Рост азотобактера вокруг комочков мелкозёма на среде Эшби

Место отбора образца 8 объекта M с и, % Доверительный интервал НСР р<0.05

-95.00 +95.00

Вершина отвала Мелкозём 4.71 0.61 14 4.61 4.82 0.10

Ореол 16.75 3.27 20 16.22 17.28 0.53

Подножье отвала Мелкозём 4.12 0.76 18 4.0 4.24 0.12

Ореол 15.57 1.86 12 15.27 15.87 0.30

Почва около отвала, 20 м Мелкозём 3.42 0.62 18 3.32 3.52 0.10

Ореол 3.52 0.53 15 3.43 3.60 0.09

Почва около отвала, 40 м Мелкозём 3.48 0.45 13 3.41 3.55 0.07

Ореол 3.02 0.33 11 2.97 3.07 0.05

Встречаемость азотобактерии во всех вариантах ореол роста бактерии вокруг мелкозёма различался

была 100%-ной. Однако её рост на среде Эшби в по скорости формирования. Так, в пересчёте на

почвенных пробах регистрировался через 2-е сут., а 1мм2 вещества отходов с вершины отвала площадь в пробе отвала - через 4 сут.к (табл. 2). При этом,

ореола была равна 3.56 мм2, и отобранного с нижней части отвала - 3.78 мм2, в то время как в почвах 1 мм2 мелкозёма обеспечивал рост ореола лишь площадью 0.86-1.0 мм2-; то есть скорость размножения клеток была разной, деление клеток на отвале шло быстрее, чем в почве, но на отвале молодые подвижные клетки быстро переходили в пассивное состояние, поэтому характер роста суточных колоний отличался от такового почвенного обитателя.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Колонии азотобактера с отвала были компактными, плотными с экзопигментацией, а колонии почвенного обитателя имели ризоидно-мицелиаль-ный рост с ослизнением. При этом молодые клетки делились постоянно, передвигаясь к краям чашки Петри. Такое поведение бактерии объясняется, вероятно, хемотаксисом - азотобактер способен проявлять двигательные реакции, мигрируя от источника загрязнения в противоположную сторону.

Экзополисахариды, очевидно, способствовали поддержанию активного состояния молодых клеток и перемещению их на удалённое от мелкозёма расстояние.

Коллективное движение обнаруживают разные виды бактерий. В стрессустойчивости некоторых из них могут участвовать полиамины [Нестерова и др., 2017]. В микробиологической литературе известны факты изменчивости роста и морфологии стрептомицетов и бацилл под влиянием гербицидов, химических и физических мутагенов. Отмечалась смена мицелиального роста микромицетов на шарообразный в производстве антибиотиков. Поэтому атипичный рост азотобактера на исследованной нами территории накопленного экологического вреда, скорее всего, не артефакт. Такая стратегия грамотрицательной бактерии обеспечивает ей сохранность в неблагоприятных условиях развития.

Жизнеспособные микроорганизмы выявлены

Максимальные значения химических элементов в

Mn-Bi

ранее в шламах железной руды и в золошлаковых отходах Кузбасса [Артамонова и др., 2011], лежалых отходах обогащения сульфидных медно-цин-ковых руд в Уральском регионе [Черкасова и др., 2012], в отходах цианирования руд в Европе [РекеЮуа й а1., 2016]. Есть свидетельства активности жизнедеятельной микрофлоры в техногенных субстратах хвостохранилищ железной руды в Курской области [Пигарева, Абакумов, 2015], в отвалах вскрышных и вмещающих пород антрацита [Артамонова, Бортникова, 2018]. Интересно, что в отходах цианирования обнаружены также орибатиды -панцирные клещи рекеЮуа е! а1., 2016], которые участвуют в транспортировке конидий и гиф мик-ромицетов, спор и клеток бактерий, а также в формировании детрита, тем самым выполняя важную экологическую роль. Эти обитатели горных тундр, альпийских и гольцовых экосистем [Леонов, 2019] не исключены и в техногенных минеральных отходах. Но их присутствие и участие в высвобождении биогенных элементов, как и в активизации биотического круговорота, требует подтверждения, проведения дополнительных исследований.

Химический анализ проб подтверждает присутствие экотоксикантов в отвале и в прилегающих почвах (табл. 3). В субстрате из верхней части отвала, где обнаружена всхожесть семян овса, но отсутствовала таковая у горчицы, были превышены кларковые значения Си, 2п, РЬ, С4 И§, лб, 8п, 8е, 8Ъ, Те, Ы. В почве обнаружен схожий состав химических элементов, которые тоже превзошли их кларки, что обусловлено многолетней близостью расположения почв к отходам. Сами отходы оказались колонизированы азотобактером прилегающих почв, который адаптировался к токсикантам и, будучи токсобным, размножался, пополняя микробный пул. Это следует рассматривать как позитивный момент в повышении биогенности отходов.

Таблица 3

лежалых отходах и прилегающих почвах: Fe в %,

- в г/т

Элемент Кларк в земной коре, мг/кг [Виноградов, 1962] Max кол-во на отвале Вершина отвала Почва

Fe 4.5 24.6 5.48 2.9

Mn 1000 750 320 56

Co 18 7.1 1.1 0.74

Cu 47 1100 91 54

Zn 83 120 110 45

Cd 0.13 0.6 0.53 0.10

Pb 16 2500 960 120

Hg 0.083 106 106 44

As 1.7 680 200 66

Sn 2.5 11 3.1 1.8

Se 0.05 86 78 12

Sb 0.5 716 280 5.4

Te 0.001 38 9.4 1.2

Bi 0.009 31 31 3.8

Заключение

Таким образом, испытанные отходы цианирования золотосодержащих сульфидных руд токсичны для овса и горчицы. Наиболее устойчивым в период гетеротрофного и автотрофного питания к негативному воздействию техногенного субстрата оказался овёс, но и он оказался жизнестойким лишь на вершине отвала. Семена горчицы не взошли ни в одной пробе. На фитотоксичность влияли экоток-сиканты, присутствующие в количествах, превышающих мировые кларки. Почвы, прилегающие к отвалу отходов, техногенно загрязнены, в них обнаружено высокое содержание схожего набора металлов и металлоидов, превысившее их кларковые значения. Однако в их присутствии семена овса и горчицы всходили, вес проростков овса превосходил контрольный вариант, вес проростков горчицы оказался близким к контролю. Такой реакции растений способствовала буферность почв и присутствие азотобактера, который обнаружен и на отвале отходов. Повсеместная встречаемость азотобактерии свидетельствует о её токсобности на территории накопленного экологического вреда. Стратегия развития азотобактерии в отходах и в почве разная, но и в той, и другой среде обитания азотобактер участвует в пополнении биогенной массы, в том числе азотсодержащей, что особенно важно для роста растений. Мы полагаем, что испытанные сидераль-ные культуры и токсобные штаммы азотобактера могут оказаться функционально активнее после планирования отвалов и проведения химической мелиорации субстрата. Мульчирование и запахивание наземной массы обеспечит повышение биоген-ности верхней толщи отходов, улучшение её жиз-непригодности для фитопоселенцев. Травостой снизит распространение экотоксикантов в окружающую среду, в том числе на прилегающие природные экосистемы, в частности, почвенные, пострадавшие от многолетнего загрязнения.

Работа выполнена в рамках государственных заданий ИПА СО РАН и ИНГГ № 0331-2019-0031 по бюджетному финансированию Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, частичной финансовой поддержке РФФИ (грант № 19-29-05086 мк).

Библиографический список

Александрова Т.Н. Развитие методов оценки и управления эколого-технологическими системами при рудной и россыпной золотодобыче и использовании вторичного сырья в Дальневосточном регионе: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. Хабаровск, 2008. 32 с. Александрова Т.Н., Липина Л.Н. Обоснование методов обезвреживания цианистых стоков при переработке золотосодержащих руд // Горно-информационно-аналитический бюллетень

(научно-технический журнал). 2010. № 9. С. 116-122.

Артамонова В.С., Бортникова С.Б. О развитии Azotobacter chroococcum Beiyrinck в старовозрастных отвалах антрацита // Теоретическая и прикладная экология. 2018. № 1. С. 60-72.

Артамонова В.С. и др. Эколого-физиологическое разнообразие микробных сообществ в техно-генно-нарушенных ландшафтах Кузбасса // Сибирский экологический журнал. 2011. № 5. С. 735-746.

Бортникова С.Б., Гаськова О.Л., Бессонова Е.П. Геохимия техногенных систем. Новосибирск: ГЕО, 2006. 169 с.

Виноградов А.П. Среднее содержание химических элементов в главных типах изверженных горных пород земной коры // Геохимия, 1962. № 7. С. 555-571.

Леонов В.Д. Панцирные клещи (Acari: Oribatida) тундровых почв Кольского полуострова: авто-реф. дис. ... канд. биол. наук. М., 2016. 26 с.

Лодейщиков В.М. Исследование процесса и разработка аммиачно-цианистой технологии переработки медистых золотых руд: дис. канд. техн. наук. Иркутск, 2011. 155 с.

ЛушниковА.В. Обоснование использования некоторых растительных и грибных метаболитов в биотехнологии антибиотических препаратов: дис. ... канд. биол. наук. Орёл, 2019. 144 с.

МР 2.1.7.2297-07. Обоснование класса опасности отходов производства и потребления по фито-токсичности. М., 2007. 9 с.

Нестерова Л.Ю., Цыганов И.В., Ткаченко Ф.Г. Роль биогенных полиаминов в регуляции скольжения у микобактерий // Вестник Пермского университета. Сер. Биология. 2017. Вып. 3. С. 304-310.

Об утверждении методических рекомендаций по проведению инвентаризации объектов накопленного экологического ущерба: Приказ Министерства природных ресурсов и экологии РФ от 25 апр. 2012 г. М., 2012. 16 с.

Павловская Н.Е., Солохина И.Ю., Гнеушева И.А. Исследование тритерпеновых сапонинов, полученных из корней овса посевного (Avena sativa L.) // Вестник Орёл ГАУ. 2012. № 2 (12). С. 48-50.

Пигарева Т.А., Абакумов Е.В. Биологические параметры почв и техногенных субстратов хвосто-хранилищ предприятия по добыче железной руды // Теоретическая и прикладная экология. 2015. № 1. С. 28-33.

Руководство по оценке отчетов ОВОС горнорудных проектов. Русско-язычное издание: WWF России, 2011. 181 с.

Соловьянов А.А. Прошлый (накопленный) экологический ущерб: проблемы и решения. I. Источники и виды загрязнения // Экологический вестник России. 2015. № 3. С. 46-53.

Солохина И.Ю. Выделение авеноцина из овса посевного (Avena sativa L.) и изучение его физиолого-биохимических аспектов действия: автореф. дис.

... канд. биол. наук. Воронеж, 2013. 24 с.

ЧеркасоваД.В. и др. Микробиологическая характеристика отвалов обогащения сульфидных медно-цинковых руд Уральского региона // Теоретическая и прикладная экология. 2012. № 3. С. 96-100.

Bortnikova S., Bessonova E., Gaskova O. Geochemistry of arsenic and metals in stored tailings of a Co-Ni arsenide-ore, Khovu-Aksy area, Russia // Applied Geochemistry. 2012. Vol. 27, Iss. 11. P. 22382250.

Bortnikova S. et al. Acid Mine Drainage Migration of Belovo Zinc Plant (South Siberia, Russia): Multi-disciplinary Study // Water Security in the Mediterranean Region. Netherlands: Springer, 2011. P. 191 -208.

Bortnikova S. et al. Mechanisms of low-temperature vapor-gas streams formation from sulfide mine waste // Science of the Total Environment. 2019. Vol. 647. P. 411-419.

Feketova Z. et al. Biological properties of extremely acidic cyanide-laced mining waste // Ecotoxicol-ogy. 2016. Vol. 7, № 25 (1). P. 202-212.

References

Aleksandrova T.N. Razvitie metodov ocenki i upravlen-ija Skologo-technologicheskimi sistemami pri rud-noi i rassypnoj zolotodobyce i ispol 'zovanii vtoricnogo syrja v Dal'nevostocnom regione. Avtoref. diss. kand. biol. nauk [Development of methods for evaluating and managing environmental and technological systems for ore and placer gold mining and the use of secondary raw materials in the far Eastern region. Abstract Doct. Diss.] Habarovsk, 2008. 32 p. (In Russ.).

Aleksandrova T.N., Lipina L.N. [Justification of methods for neutralization of cyanide effluents in the processing of gold-containing ores]. Gorno-infor-macionno-analiticeskij bjulleten' (naucno-tech-niceskij zurnal). N 9 (2010): pp. 116-122. (In Russ.).

Artamonova V.S., Bortnikova S.B. [About the development of Azotobacter chroococcum Beiyrinck in old-age anthracite dumps]. Teoreticeskaja i priklad-naja ekologija. N 1 (2018): pp. 60-72. (In Russ.).

Artamonova V.S., Androkhanov V.A., Sokolov D.A., Lyutykh I.V., Bulgakova V.V., Bortnikova S.B., Vodoleev A.S. [Ecological and physiological diversity of microbial communities in anthropogenically disturbed landscapes of the Kuznetsk basin]. Sibir-skij Scologiceskij zurnal. N 5 (2011): pp. 735-746. (In Russ.).

Bortnikova S., Bessonova E., Gaskova O. Geochemistry of arsenic and metals in stored tailings of a Co-Ni arsenide-ore, Khovu-Aksy area, Russia. Applied Geochemistry. V. 27, Iss. 11 (2012): pp. 2238-2250.

Bortnikova S.B., Gasykova O.L., Bessonova E.P. Geo-chimija technogennych sistem [Geochemistry of

systems]. Novosibirsk, GEO Publ., 2006. 169 p. (In Russ.).

Bortnikova S., Manstein Yu., Saeva O., Yurkevich N., Gaskova O., Bessonova E., Romanov R., Ermo-laeva N., Chernuhin V., Reutsky A. Acid Mine Drainage Migration of Belovo Zinc Plant (South Siberia, Russia): Multidisciplinary Study. In: Scozzari A. & Mansouri B., Eds. Water Security in the Mediterranean Region. International Evaluation of Management, Control and Governance Approaches. Netherlands, Springer, 2011, pp. 191-208.

Bortnikova S., Yurkevich N., Devyatova A., Saeva O., Shuvaeva O., Makas A., Troshkov M., Abrosimova N., Kirillov M., Korneeva T., Kremleva T., Fefilov N., Shigabaeva G. Mechanisms of low-temperature vapor-gas streams formation from sulfide mine waste. Science of the Total Environment. V. 647 (2019): pp. 411-419.

Cherkasova D.V., Bakaeva M.D., Silishchev N.N., Loginov O.N. [Microbiological characteristics of dumps for the enrichment of sulfide copper and zinc ores in the Ural region]. Teoreticeskaja i priklad-naja ekologija. N 3 (2012): pp. 96-100. (In Russ.).

Feketová Z. Hulejová V., Sládkovicová B., Mangová A., Pogányová A., Simkovic I., Krumpál M. Biological properties of extremely acidic cyanide-laced mining waste. Ecotoxicology. V. 7, N 25 (1) (2016): pp. 202-212.

Leonov V.D. Pancirnye klesci (Acari: Oribatida) tundrovych pocv Kol'skogo poluostrova. Avtoref. diss. kand. biol. nauk [Carapace mites (Acari: Oribatida) of tundra soils of the Kola Peninsula. Abstract Cand. Diss.]. Moscow, 2016. 26 p. (In Russ.).

Loginov O.N. [Microbiological characteristics of dumps for the enrichment of sulfide copper and zinc ores in the Ural region]. Teoreticeskaja i priklad-naja ekologija. N 3 (2012): pp. 96-100. (In Russ.).

Lodeishchikov V.M. Issledovanie processa i raz-rabotka ammiacno-cianistoj technologii pere-rabotki medistych zolotych rud. Diss. kand. tech. nauk [Research of the process and development of ammonia-cyanide technology: Cand. Diss.]. Irkutsk, 2011. 155 p. Available at: https:// www.dis-sercat.com/content/issledovanie-protsessa-i-raz-rabotka-ammiachno-tsianistoi-tekhnologii-pere-rabotki-medistykh-z. (reference date: 08.03.2020). (In Russ.).

Lushnikov A.V. Obosnovanie ispol'zovanija nekoto-rych rastitel'nych i gribnych metabolitov v biotech-nologii antibioticeskich preparatov: Diss. kand. biol. nauk [Justification of the use of certain plant and fungal metabolites in the biotechnology of antibiotic drugs: Cand. Diss.]. Oryel, 2019. 144 p. Available at: https:/ diss.muctr.ru/media/disserta-tions/2019/05/ (reference date: 01.02.2020). (In Russ.).

MR 2.1.7.2297-07. Obosnovanie klassa opasnosti ot-chodov proizvodstva i potreblenja po fitotok-sicnosti. [Substantiation of the hazard class of production and consumption wastes by phytotoxicity.

Methodical recommendation]. Moscow, 2007. 9 p. (In Russ.).

Nesterova L.Yu., Tsyganov I.V., Tkachenko F.G. [The role of biogenic polyamines in the regulation of gliding in mycobacteria]. Vestnik Permskogo uni-versiteta. Ser. Biologija. Iss. 3 (2017): pp. 304-310. (In Russ.).

Pavlovskaja N.E., Solokhina I.Yu., Gneusheva I.A. [Study of triterpene saponins obtained from the roots of oats (Avena sativa L.)]. Vestnik Oryel GA U. N 2 (12) (2012): pp. 48-50. (In Russ.).

Pigareva T.A., Abakumov E.V. [Biological parameters of soils and technogenic substrates of tailings dumps of iron ore mining enterprises]. Te-oreticeskaja iprikladnaja Skologija. N 1 (2015): pp. 28-33. (In Russ.).

Prikaz Ministersterstva prirodnych resursov "Ob ut-verzdenii metodiceskich rekomendacij po provedeniju inventarizacii ob'ektov nakoplennogo ekologiceskogo uscerba (ot 25.04.2012) [Order of the Ministry of natural resources and ecology of the Russian Federation "About the approval of methodical recommendations on carrying out inventory of

Об авторах

Артамонова Валентина Сергеевна, доктор биологических наук, доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории рекультивации почв Институт почвоведения и агрохимии СО РАН ORCID: 0000-0001-8606-7975 630090, Новосибирск, пр. Лаврентьева, 8/2; [email protected]; (383)3639016

Бортникова Светлана Борисовна, доктор геолого-минералогических наук, профессор, зав. лабораторией

Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН ORCID: 0000-0003-2395-7406 630090, Новосибирск, пр. Коптюга, 3; bortnikovasb@ipgg. sbras.ru; (383)3309536

Оплеухин Алексей Александрович, кандидат биологических наук, младший научный сотрудник лаборатории географии и генезиса почв Институт почвоведения и агрохимии СО РАН ORCID: 0000-0002-1691-9906 630090, Новосибирск, пр. Лаврентьева, 8/2; [email protected]; (383) 3639013

objects of the accumulated ecological damage. (April 25, 2012).]. Moscow, 2012. 16 p. (In Russ.).

Rukovodstvo po ocenke otcetov OVOS gorno-rudnych proektov [Guidelines for evaluating EIA reports for mining projects. Russian-language edition: WWF Russia]. WWF Russia, 2011. 181 p. (In Russ.).

Solovyanov A.A. [Past (accumulated) environmental damage: problems and solutions. I. Sources and types of pollution]. Ekologicheskij vestnikRossii. N 3 (2015): pp. 46-53. (In Russ.).

Solokhina I.Yu. Vydelenie avenocina iz ovsa pose-vnogo (Avena sativa L.) i izucenie ego fiziologo-bi-ochimiceskich aspektov dejstvija. Avtoref. diss. kand. biol. nauk [The allocation of Aventine from oat (Avena sativa L.) and to study its physiological and biochemical aspects of the action: Abstract Cand. Diss]. Voronezh, 2013. 24 p. (In Russ.).

Vinogradov A.P. [Average content of chemical elements in the main types of igneous rocks of the earth's crust]. Geochimija. N 7 (1962): pp. 555-571. (In Russ.).

Поступила в редакцию 06.12.2019

About the authors

Artamonova Valentina Sergeevna, doctor of biology, dozent, senior researcher laboratory of recultivation soils

Institute of Soil Science and Agrochemistry SB RAS. ORCID: 0000-0001-8606-7975 8/2, Lavrentjev pr., Novosibirsk, Russia, 630090; [email protected]; (383)3639016

Bortnikova Svetlana Borisovna, doctor of geology, professor

Trofimuk Institute of Petroleum Geologyand Geophysics of the RAS. ORCID: 0000-0003-2395-7406 Russia, Novosibirsk, pr. acad. Koptug, 3, 630090; bortnikovasb@ipgg. sbras.ru; (383)3309536

Opleuchin Aleksej Aleksandrovich, candidate of

biology, junior researcher of the laboratory of

geografii and genesis soils

Institute of Soil Science and Agrochemistry SB RAS.

ORCID: 0000-0002-1691-9906

8/2, Lavrentjev pr., Novosibirsk, Russia, 630090;

[email protected]; (383) 3639013

Информация для цитирования:

Артамонова В.С., Бортникова С.Б., Оплеухин А.А. Фитотоксичность лежалых отходов цианирования золотосодержащей руды на территории накопленного экологического ущерба // Вестник Пермского университета. Сер. Биология. 2020. Вып. 1. С. 33-40. DOI: 10.17072/1994-9952-2020-1-33-40.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Artamonova V.S., Bortnikova S.B., Opleuchin A.A. [Phytotoxicity of stale cyanidation wastes of polymetallic ores in areas of accumulated environmental damage]. Vestnik Permskogo universiteta. Biologija. Iss. 1 (2020): pp. 33-40. (In Russ.). DOI: 10.17072/1994-9952-2020-1-33-40.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.