Научная статья на тему 'Применение фиторемидиации для снижения негативного воздействия горнодобывающих отраслей на природную среду'

Применение фиторемидиации для снижения негативного воздействия горнодобывающих отраслей на природную среду Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
193
50
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭКОЛОГОЗАЩИТНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ / ЗОЛОТОРУДНЫЙ РАЙОН / ФИТОРЕМЕДИАЦИИ / ENVIRONMENTAL PROTECTIVE TECHNOLOGY / GOLD-MINING AREA / PHYTOREMEDIATION

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Филиппова Елена Владимировна

Статья посвящена проблеме накопления отходов горнодобывающих отраслей, что негативно сказывается на природной среде и здоровье людей. Отмечены основные источники образования отходов горнодобывающих предприятий Забайкальского края. Рассмотрен перенос химических веществ, в том числе токсичных, из хвостохранилищ за счет водной миграции и при разрушении дамб. Химические элементы, образующиеся при ведении горных работ, способны накапливать живые организмы и по-разному реагировать на наличие их в почве. Автор обращает внимание на то, что некоторые растения могут адаптироваться к изменениям концентраций химических элементов, а другие, имея узкий интервал толерантности, вымирают. Однако некоторые растения не реагируют на изменение концентраций веществ в сторону увеличения или уменьшения, а являются к ним индифферентными. Кроме того, рудообразующие элементы могут использоваться живыми организмами в качестве источника питания и накапливаться после их отмирания. Рассмотрено влияние некоторых химических элементов на произрастание растений вблизи золоторудных районов. Отмечается, что химический состав почвенного раствора и концентрация в нем химических элементов зависят от свойств самих элементов: валентности, атомной массы, ионного радиуса. Выделены самые токсичные элементы для биоты. Предлагаются меры совершенствования экологозащитных технологий, используемых при освоении золоторудных районов с применением фиторемедиации, поглощения из водно-минеральной среды определенных загрязняющих окружающую среду химических элементов, путем высаживания растений. Предлагается использовать дикоросы, т.к. они более устойчивы к накоплению химических элементов, чем культурные растения, и способны давать новые виды. В настоящее время применение фиторемедиации ограничено из-за малой изученности

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Филиппова Елена Владимировна

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

The article describes the urgency of the problem of accumulation of wastes of the mining industries and the negative impact on the environment and human health. The major sources of waste of mining enterprises of the Transbaikal territory are pointed out. The transfer of chemicals, including toxic ones, from the tailings due to the water migration and the destruction of dams is considered. The chemical elements, formed during mining operations, are capable of accumulating and living organisms in different ways to respond to their presence in the soil. It is noted that some plants can adapt to changes in concentrations of chemical elements and others, having narrow range of tolerance, are dying out, but some plants do not react to changes in the concentrations of substances in the direction of increase or decrease, and are indifferent to them. In addition, the ore-forming elements can be used by living organisms as a source of power and be accumulated after they die. The influence of some chemical elements on the growth of plants near gold mining areas is observed. It is noted that the chemical composition of soil solution and concentration of chemical elements depend on the properties of elements: valence, atomic weight, ionic radius. There are no toxic elements to biota. The measures for improvement ecology of technologies used in the development of gold-bearing zones with the use of phytoremediation, uptake of water and mineral environment of certain polluting chemical elements, by planting plants are proposed. It is also proposed to use wild plants, because they are more resistant to the accumulation of chemical elements than cultivated plants, and are able to produce new species. At present, the use of phytoremediation is limited due to poor knowledge

Текст научной работы на тему «Применение фиторемидиации для снижения негативного воздействия горнодобывающих отраслей на природную среду»

УДК 622.7-027.32. / .33; 622.7: 502.174

ПРИМЕНЕНИЕ ФИТОРЕМИДИАЦИИ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ГОРНОДОБЫВАЮЩИХ ОТРАСЛЕЙ НА ПРИРОДНУЮ СРЕДУ

THE USE OF PHYTOREMEDIATION TO REDUCE THE NEGATIVE IMPACT OF MINING INDUSTRIES ON THE ENVIRONMENT

E. В. Филиппова, Забайкальский государственный университет, г. Чита [email protected]

E. Filippova, Transbaikal State University, Chita

Статья посвящена проблеме накопления отходов горнодобывающих отраслей, что негативно сказывается на природной среде и здоровье людей. Отмечены основные источники образования отходов горнодобывающих предприятий Забайкальского края. Рассмотрен перенос химических веществ, в том числе токсичных, из хвостохранилищ за счет водной миграции и при разрушении дамб. Химические элементы, образующиеся при ведении горных работ, способны накапливать живые организмы и по-разному реагировать на наличие их в почве. Автор обращает внимание на то, что некоторые растения могут адаптироваться к изменениям концентраций химических элементов, а другие, имея узкий интервал толерантности, вымирают. Однако некоторые растения не реагируют на изменение концентраций веществ в сторону увеличения или уменьшения, а являются к ним индифферентными. Кроме того, рудообразующие элементы могут использоваться живыми организмами в качестве источника питания и накапливаться после их отмирания. Рассмотрено влияние некоторых химических элементов на произрастание растений вблизи золоторудных районов. Отмечается, что химический состав почвенного раствора и концентрация в нем химических элементов зависят от свойств самих элементов: валентности, атомной массы, ионного радиуса. Выделены самые токсичные элементы для биоты. Предлагаются меры совершенствования экологозащитных технологий, используемых при освоении золоторудных районов с применением фиторемедиации, поглощения из водно-минеральной среды определенных загрязняющих окружающую среду химических элементов, путем высаживания растений. Предлагается использовать дикоросы, т.к. они более устойчивы к накоплению химических элементов, чем культурные растения, и способны давать новые виды. В настоящее время применение фиторемедиации ограничено из-за малой изученности

Ключевые слова: экологозащитная технология, золоторудный район, фиторемедиации

The article describes the urgency of the problem of accumulation of wastes of the mining industries and the negative impact on the environment and human health. The major sources of waste of mining enterprises of the Transbaikal territory are pointed out. The transfer of chemicals, including toxic ones, from the tailings due to the water migration and the destruction of dams is considered. The chemical elements, formed during mining operations, are capable of accumulating and living organisms in different ways to respond to their presence in the soil. It is noted that some plants can adapt to changes in concentrations of chemical elements and others, having narrow range of tolerance, are dying out, but some plants do not react to changes in the concentrations of substances in the direction of increase or decrease, and are indifferent to them. In addition, the ore-forming elements can be used by living organisms as a source of power and be accumulated after they die. The influence of some chemical elements on the growth of plants near gold mining areas is observed. It is noted that the chemical composition of soil solution and concentration of chemical elements depend on the properties of elements: valence, atomic weight, ionic radius. There are no toxic elements to biota. The measures for improvement ecology of technologies used in the development of gold-bearing zones with the use of phytoremediation, uptake of water and mineral environment of certain polluting chemical elements, by planting plants are proposed. It is also proposed to use wild plants, because they are more resistant to the accumulation of chemical elements than cultivated plants, and are able to produce new species. At present, the use of phytoremediation is limited due to poor knowledge

Key words: environmental protective technology, gold-mining area, phytoremediation

В настоящее время накоплено большое

количество отходов горнодобывающих отраслей. По данным 2015 г., в Забайкальском крае — 2,9 млрд т отходов в отвалах, хвостах флотации и гравитационного обогащения [26], что представляет опасность для здоровья и окружающей среды.

Применяя любую схему обогащения, не удается 100 % извлечь минерал, часть теряется с хвостами в виде переизмельченных сростков с пустой породой и находится в отвалах. При среднем содержании золота в руде 0,001 % (10 г/т) в отвальные хвосты уходит более 99,9 % добытой горной породы [24]. Основное воздействие на окружающую природную среду оказывают породы вскрыши, забалансовые полезные ископаемые, склады готовой продукции, дренажные и сточные воды, хвостохрани-лища, шламохранилища, отстойники, горные выработки, специальные растворы. Из хвостохранилищ происходит перенос веществ, в том числе токсичных, за счет водной миграции и при разрушении дамб. На осушенных участках или с территории складов с концентратом токсичные вещества развеиваются по территории ветром, создавая потенциально опасную среду.

Химические элементы, образующиеся при ведении горных работ, способны накапливать живые организмы и по-разному реагировать на наличие их в почве. Некоторые растения выживают и могут образовывать новые виды, таким образом они адаптируются к изменениям концентраций химических элементов, а другие, имея узкий интервал толерантности, вымирают.

Помимо того, рудообразующие элементы могут использоваться живыми организмами в качестве источника питания, они могут накапливаться после их отмирания, т.е. наблюдается явление биоаккумуляции [2]. А.П. Виноградов, А.Л. Ковалевский отмечают, что способность концентрировать вещества уменьшается от низших форм организмов к высшим до определенного порога.

Железо способны накапливать в своих телах железобактерии. Для них процесс окисления закисного железа является источником энергии, который и приводит

к накоплению гидратов окиси железа. Железо хорошо мигрирует в кислой среде, особенно при колебаниях Eh и рН. В растениях находится в виде окислых и закислых минеральных солей [7], при его недостатке растения заболевают.

Накопление элементов в древесных растениях изучали Н.П. Ремезов и П.С. По-гребняк. Они пришли к выводу, что микроэлементы по-разному усваиваются растениями. А.В. Веретенников установил, что растения лучше усваивают азот и кальций, чем другие элементы. Также им изучены эти зависимости от возраста растения. Сосна в большем количестве накапливает элементы до 45 лет, береза — до 25 лет, а затем процесс замедляется [8]. Им подтверждается накопление в организмах животных и растений химических элементов во время миграции в результате биологического круговорота.

Многие специалисты изучали влияние различных химических элементов на развитие организмов. Так, по данным [8], избыток S и P неблагоприятно сказывается на растениях. Несмотря на это, сера входит в состав аминокислот, незаменимых для растений и животных. Следующие микроэлементы: Fe, Cu, Zn, B, Mn, Mo, наоборот, являются важными для развития, однако повышенные их дозы могут вызвать отравление. Кальций усваивается растениями лучше в присутствии молибдена, что сказывается на росте корней. Кроме того, молибден участвует в азотном обмене растений, потому что входит в состав фермента (нитратредуктазы), ускоряющего процесс восстановления нитратов до нитритов, и участвует в процессе азотфиксации. А.М. Ивлев, И.К. Вадковская, К.И. Лука-шев, Б.Б. Полынов отмечают, что организмы накапливают в основном следующие элементы: О, С, Н, Ca, N, К, Р, Mg, S, Si, Na [7; 10]. А.Е. Ферсман добавляет к жизненно важным элементам C, H, O, N, P, S, Si, I, Ca, Mg, K, Na, V [8]. Он отмечает, что в природе нет химических веществ, совершенно не требующихся организмам.

Чтобы оценить способность растений поглощать химические элементы, А.И. Пе-

рельман ввел понятие «биофильность» [10; 17; 16], что характеризует кларки концентраций элементов в живом веществе. Живые организмы избирательно поглощают элементы и накапливают их в своих телах, эта способность определяется коэффициентом биологического поглощения (Ах). Если Ах > 1, то элементы активно поглощаются живыми организмами, причем, по А.И. Пе-рельману, энергично — Р, S, С1, Вг, I; сильно — Са, К, Mg, Sг, Zn, В, Se; средне - Мп, F, Ва, №, Си, Оа, Со, РЬ, Sn, As, Мо, Hg, Ag, Ra; слабо и очень слабо — Si, А1, Fe, Sb, Cd и другие, причем первые две группы относятся к элементам биологического накопления, а две другие — к элементам биологического захвата. Например, береза накапливает марганец, мох — железо, бобовые культуры — кальций, синезеленые водоросли — Fe, Мп, Си, Со, №, Т^ V, Сг; радиолярии акантарии — Sг, травы солянки — Концентрации этих накоплений у растений изменяются в зависимости от фазы вегетации. Резкое их накопление или недостаток может привести к заболеваниям растений или животных.

Г.Б. Наумов [14] распределяет химические элементы на следующие группы:

— элементы, которые входят в состав организмов (Н, С, N О, Ш, Mg, А1, Si, Р, S, С1, К, Са, Fe);

— элементы, которые накапливаются в организмах больше, чем в почве (Hg, РЬ, Cd, Ая).

На накопление элементов влияет механический состав почв. Так, глинистые почвы и породы содержат больше Fe, А1, Мп, Mg, К, V, Сг, Ni, Со, Си, чем SiO2, по сравнению с песчаными. Происходит это потому, что в результате выветривания соединения Fe и А1 образуют коллоиды и глинистые минералы, в состав которых входят Mg и К. Основные элементы литосферы

Са, К, Mg, С1, S относительно легко покидают кристаллические решетки минералов и создают другие соединения, например простые легкорастворимые и труднорастворимые соли. Катионы калия, кальция, магния хорошо усваиваются растениями из любых солей, их анионы не оказывают

токсического действия на корни. А.В. Веретенников отмечает, что растениями лучше усваиваются анионы N03, чем катионы [8]. Если в кристаллической решетке имеются нарушения в виде полостей, то в них могут находиться обменные катионы для ионно-обменных реакций [16].

Часть атомов может находиться не только в виде простых, но и в виде комплексных ионов ^а+, Са2+, S042-, НСОз-и т.д.), другие поглощаются организмами и коллоидными растворами. Коллоиды способны активно сорбировать V, Сг, №, Со, Си. Обменная сорбция подчиняется закону действия масс: чем выше концентрация катионов в воде, тем интенсивнее протекает миграция [16]. Минералы, в состав которых входят Si, Fe, А1, Т^ Мп, значительно хуже растворяются, поэтому содержание их в организмах будет ниже. Эти элементы могут обнаруживаться в виде коллоидного раствора (геля), который со временем теряет воду и трансформируется, раскристал-лизуется в метаколлоиды. Это характерно для пирита, сфалерита, молебденита и др.

Растения своими корнями способны поднимать различные элементы из глубоких горизонтов к поверхности, обогащая верхний слой почвы. В.Б. Ильин [21] считает, что биогенное накопление химических элементов осуществляется в любой почве и является следствием их потерь и частичного перехода в малоподвижное состояние, а потому вынужденной перекачкой растениями новых порций питания из нижних слоев в верхние.

Выделяющаяся энергия необходима автотрофам для синтеза органических веществ из углекислого газа, воды и минеральных солей. Эти соединения образуются при разложении (окислении) органики. Данный процесс противоположен фотосинтезу, в результате чего высвобождается энергия, которая была накоплена при поглощении солнечного света. Она проявляется не только как тепло, но и как химическая энергия. Природные воды становятся химически высокоактивными при обогащении продуктами минерализации. Анаэробное разложение сопро-

вождается выделением метана и других углеводородов.

Углекислый газ и вода только в присутствии микроорганизмов приобретают свойства окислителей или восстановителей. Молекула кислорода — сильный окислитель, а получившиеся органические вещества, в состав которых входит углерод и водород, являются сильными восстановителями.

Организмами поглощаются кальций, магний, калий, железо и другие элементы. В результате образуется молекула кислорода как продукт разложения воды:

С02 + Н20 + свет + хлорофилл ^ ^ [СН20] + 02.

Окислительно-восстановительный потенциал сказывается на накоплении химических элементов, особенно, если процесс протекает быстро. Так, при снижении Eh до 200 мв протекают восстановительные процессы, образуется глей, при Eh = 250 мв в нейтральных условиях восстанавливается большое количество закиси марганца, что неблагоприятно сказывается на растениях. Резкие окислительные условия могут способствовать окислению солей железа и марганца, образуются гидраты окиси, что также нарушает питание растений железом и марганцем.

Твердые компоненты почвы и микроорганизмы при нейтральной реакции среды заряжены отрицательно. Катионы водорода и аммония притягиваются к отрицательно заряженным поверхностям. В таком случае почвы в первую очередь заселяются цианобактериями, способными к фотосинтезу и азотфиксации [15].

С.Н. Виноградским подтверждается, что органическое вещество образуется из минеральной части не только в процессе фотосинтеза, но и в процессе окисления автотрофами, в том числе аммиака, серы и сероводорода, двухвалентного железа, марганца, сурьмы (III), водорода, метана, угля (хемосинтез). Далее приведена реакция окисления аммиака:

2NH3 + 302 = 2HN02 + 2Н20 + 660,7 кДж (№-trosomonas);

2HN02 + 02 = 2HN03 + 180,6 кДж (№ЬоЬас1ег).

Растения лучше усваивают соли аммония и азотной кислоты, чем аминокислоты, т.к. они становятся доступными для организмов после их разложения микроорганизмами и отделения аммиака [12].

Углеводороды разлагаются под влиянием микроорганизмов также до воды и углекислого газа в широких пределах рН в присутствии кислорода. А.Л. Курсанов установил, что углекислый газ будет использоваться растениями для питания как корнями, так и листьями. Так происходит круговорот элементов, в том числе атомов.

Синтезировать органические вещества из минеральных способны не все виды животных, растений и микроорганизмов. Они перерабатывают продукты жизнедеятельности растений (белки, жиры, углеводы) и продуцируют новые белки, жиры и углеводы.

В.В. Ковальский систематизировал пороговые концентрации, при которых просматривалось негативное влияние элементов на конкретные сельскохозяйственные культуры: злаки, бобовые, капусту и др.

Повышенные дозы свинца и никеля проявляют себя токсикозом растений. В малых дозах никель необходим для физиологии растений. Отмечается, что ди-коросы более устойчивы к накоплению химических элементов, чем культурные растения, они способны давать новые виды [7; 10; 21], т.е. хорошо адаптируются, как отмечалось ранее. Свинец в почве нарушает процесс фотосинтеза и дыхания растений, влияет на накопление кадмия, содержание его в корнях растений корре-лируется с почвенными концентрациями. Авторами [6] отмечена эта зависимость в хвостохранилище. Кадмий связан с сульфидами цинка, является канцерогеном и влияет на хрупкость костей [7]. Приспособительные изменения могут проявляться у растений в виде полиморфизма цветков (усиливается махровость цветка, раздвоение лепестков). То же отмечено под влиянием свинца, цинка, молибдена. Наличие молибдена сказывается и на пигментации листьев. Кроме того, это нарушение проявляется под воздействием никеля, ртути, цинка, меди, марганца, йода.

В повышенных концентрациях отрицательно влияют на биоту теллур и селен, который присутствует в сульфидных минералах [5; 11; 21].

Отравляющее действие оказывают яды, используемые для выщелачивания: синильная кислота, цианиды, а также хлор в больших концентрациях, применяемый для обезвреживания этих ядов. Природное или техногенное его накопление до 0,0001 % отрицательно сказывается на здоровье людей [7].

Известна флора с повышенным содержанием хрома и кобальта. Солончаковые растения содержат натрий, хлор, серу, лесные растения — железо, алюминий, степные — кальций. Но некоторые растения не накапливают эти химические элементы в своих телах и являются индифферентными, т.е. практически не реагируют на изменение концентрации веществ в ту или другую сторону.

Большое количество бора приводит к формированию видоизмененных форм за счет угнетения в росте. Малые концентрации бора приводят к ломкости побегов и молодых листьев. Некоторые растения хорошо переносят содержание бора, а также никеля и кобальта. Это злаки, а дуб, граб, калина — индифферентны к молибдену [10], поэтому были попытки использовать при биологической рекультивации в золоторудных районах злаки. Цинк оказывает токсическое действие [21], а в [7] отмечается как важный элемент для растений. Этот элемент в достаточно больших концентрациях содержится в пшенице, рисе, свекле. Пятнистость растений возникает при его недостатке, а токсичность — при избытке.

Ряд специалистов обратили внимание на то, как наличие меди в почвах влияет на растения. От нее зависит, в каком количестве будут поглощаться железо, кальций и фосфор, в каком состоянии будет зеленая окраска листьев, также отмечается положительное влияние на засухоустойчивость и морозостойкость. В больших количествах она является токсичной, что подтверждается [7]. У растений будут хуже образовы-

ваться соцветия и появляться нитевидные листья, снижаться количество хлорофилла при нехватке молибдена [10]. Кроме того, прослеживается пятнистость и снижение плодоношения [13]. Молибден снижает токсическое действие высоких концентраций алюминия на почвах с повышенной кислотностью. Х.Г. Виноградова [10] разделила растения по содержанию в них молибдена (% сухого вещества): гледичия каспийская — 0,00007; гледичия японская 0,00001; ракитник сидячелистный — 0,0002. Количество молибдена и меди имеет взаимосвязь: при увеличении молибдена уменьшается количество меди у растений и животных и наоборот. Молибден необходим не только растениям, но и азотобактериям для фиксации азота [7; 12].

Нехватка марганца пагубно сказывается на развитии растений [7], в том числе влияет на усвоение других элементов, в частности йода, на накопление железа. Е.А. Бойченко [10] отмечает взаимосвязь между этими элементами. Отношение между железом и марганцем у травянистых растений устанавливается на уровне 1,9.

Кобальт обычно встречается совместно с мышьяком, серой, кислородом. В небольшом количестве оказывает активное действие на развитие клубеньковых бактерий и прорастание пыльцы. Нехватка кобальта у животных приводит к нарушениям волосяного покрова. Очень подвижен в кислой среде, хорошо концентрируется бобовыми культурами.

В малых количествах необходимы для развития растений мышьяк, титан, хром, никель, олово, хотя физиологическое их значение до конца не ясно. У мышьяка очень большая миграционная способность, но он мало поглощается растениями [13]. Действует как фермент при синтезе гемоглобина, участвует в процессах окисления и нуклеинового обмена, усиливает усвоение азота и фосфора.

Сурьма сопутствует мышьяку, хотя в земной коре ее на порядок меньше, но она входит в состав растений.

Отмечается, что химический состав почвенного раствора и концентрация в нем

химических элементов зависят от свойств самих элементов: валентности, атомной массы, ионного радиуса. Чем меньше значение этих характеристик, тем выше растворимость элемента, а при одинаковой валентности лучше растворяются элементы, имеющие меньшую атомную массу и меньший ионный радиус [10]. И.К. Вадковская и К.И. Лукашев [7 ] указывают на влияние валентности на токсичность. Так, катионы с низкими степенями окисления F2+, Co2+ менее токсичны для организмов и более растворимы, чем с высокими степенями окисления F3+, Co3+. Для анионов характерна обратная зависимость, растения лучше усваивают PO43- SO42-, чем PO32-, SO3". По А.М. Ивле-ву [10], чем больше атомный вес элемента, тем токсичнее он для растений и животных.

Можно выделить самые токсичные элементы для биоты: Hg, As, Pb, Zn, Cu, Cd, S, воздействие которых необходимо снижать. Кроме того, кислая реакция среды не позволяет повысить плодородие путем внесения минеральных удобрений. При известковании кислых почв можно снизить количество подвижного алюминия, который оказывает токсичное влияние на растения и микроорганизмы, нейтрализовать кислотность, непригодную для них. У алюминия слабая водная миграция при низкой величине рН. Известны случаи накопления растениями алюминия до 33 % от общего сухого веса, но для большинства растений он ядовит [7].

Ртуть накапливают такие растения, как клевер-люпин, леспедеца двухцветная [13]. Причем наибольшее ее количество обнаруживается в поврежденных частях растений [7].

Некоторые растения, такие как полынь, лапчатка, горец, боярышник, могут быть использованы для извлечения химических элементов в промышленных условиях [25]. Астрагал, например, уже используется в Мексике для извлечения селена. Это растение способно накапливать его в более высоких концентрациях, чем он встречается в природе.

Иногда приходится специально пополнять запасы химических элементов в поч-

ве, например, кальция и магния, в которых нуждаются растения. Эффект от этих мероприятий обычно долгосрочный (30...50 лет). Необходимо корректировать реакцию среды для жизнеобеспечения растений. Еще В.В. Докучаев и Е.П. Коровин [9] сделали выводы о том, что растительность может быть показателем распространения химических элементов. Позднее С.В. Викторов [9] предложил геоботанический метод при геологических и гидрогеологических исследованиях. Обнаружил изменения в развитии растений под влиянием на них битумов, содержащихся в почве, и наблюдал, в частности, вторичное цветение.

С.Д. Лебедева и Ю.Н. Николаев [20], изучая состояние растительности, установили, что ель хуже поглощает микроэлементы, чем береза, а само поглощение — избирательное. В результате береза оказалась загрязнена кобальтом и серебром, а ель — стронцием и свинцом. Ель является растением-индикатором, по которому можно отслеживать качество среды.

А.Г. Секисовым и Т.Г. Конаревой в работе «Геоэкологические последствия разработки месторождений золота» представлены результаты изучения растительности на бывших рудных участках, где биологическая рекультивация не проводилась. Ими отмечается произрастание в большом количестве черемухи, боярышника, шиповника. В местах отвалов золоторудных месторождений (20.30-летней давности) отмечаются хвойные деревья, что говорит о заключительной стадии сукцессии, а в местах гравийных осыпей — кустарник и травянистые растения. На поверхности хвостохранилищ (30.40-летней давности) деревья не отмечались, а травянистые растения встречаются очень редко по окраинам в районе дамбы. Это объясняется высоким содержанием в хвостах обогащения металлов, серы, остатков флотореагентов, подавляющих жизнедеятельность азотфик-сирующих бактерий, необходимых для развития растений.

М.А. Викторова и С.К. Николаева из МГУ [20] считают, что засаживать специ-

ально золоотвалы различными культурами нерационально, т.к. требуется контролировать ПДК токсичных элементов.

Г.А. Юргенсоном, О.В. Гудковой и др. [22; 23; 24; 25] изучалась биологическая миграция следующих элементов: Си, РЬ, Zn, Cd, ай. Ими в своих исследованиях использовались растения, произрастающие в Забайкалье, такие как полынь Гмелина, лапчатка кустарниковая, горец птичий, боярышник кроваво-красный. Получены результаты, что растения по-разному накапливают токсичные элементы, причем не обнаруживаются начальные проявления угнетения, а сразу появляются глубокие нарушения: уменьшаются размеры, а следовательно, биомасса. Причем мышьяк и кадмий накапливались в меньшей степени, а наиболее вредным оказалось влияние меди. Более всего растения поглощали цинк, например, в 49,2 раза больше, чем кадмия.

Среди большого количества минералов, встречающихся в золоторудных районах, особое место занимают сульфидные минералы железа, меди, сурьмы, мышьяка, наличие которых часто отмечается в хвостохранилищах. Золоторудные районы сильно загрязнены химическими элементами, которые не были извлечены в ходе технологического процесса и остались в хвостах обогащения. Д.А. Морозова [20] отмечает, что основными загрязнителями в золоторудных районах являются Мо, Ag, ай, Se, №, Си, Zn, Со, Sг как в результате природного, так и антропогенного загрязнения.

Для решения проблемы снижения отходов горнодобывающего производства предлагается использовать фиторемедиа-цию — поглощение из водно-минеральной среды определенных загрязняющих окружающую среду химических элементов, путем высаживания растений.

Живые организмы могут применяться для очистки природных экосистем, в том

числе воды и почвы. Здесь используется их способность к биоразрушению за счет трансформации молекул, фрагментации соединений до простых компонентов и минерализации. Минерализация органических остатков протекает до С02, NH3, Н2, СН4, Н20; в результате образуются питательные вещества, и происходит их перевод в доступные для организмов формы, что подтверждается [15]. В настоящее время применение фиторемедиации ограничено из-за малой изученности.

Анализ техногенного воздействия на окружающую среду золотодобывающих предприятий показал, что растения способны к адаптации, которая проявляется появлением новых видов. Различные химические вещества необходимы организмам в том или ином количестве для жизнедеятельности. Практически нет элементов, которые бы совсем не требовались живым организмам, но некоторые растения не реагируют на изменение концентраций веществ в сторону увеличения или уменьшения, а являются к ним индифферентными (калина, злаки). Это свойство предлагается использовать при биологической рекультивации территорий, освоенных золотодобывающими предприятиями. Кроме того, высаженные растения, скрепляя корнями верхний слой почвы, снижают степень загрязнения химическими веществами и пылью близлежащих территорий в результате сноса ветром. Нами предлагается после проведения подготовительных мероприятий на отвалах провести биологическую рекультивацию, высадив растения, устойчивые к накоплению химических элементов в природной среде, для снижения негативного воздействия после освоения золоторудных территорий. Следует использовать дикоро-сы, т.к. они более устойчивы к накоплению химических элементов, чем культурные растения, и способны давать новые виды.

Список литературы

1. Аренс В.Ж. Физико-химическая геотехнология. М.: МГГУ, 2001. 656 с.

2. Барабашева Е.Е. Основы научного прогнозирования месторождений полезных ископаемых. Чита: ЗабГУ, 2012. 130 с.

3. Беневольский Б.И. Золото России. Проблемы использования и воспроизводства минерально-сырьевой базы. М.: Геоинформмарк, 1995. 90 с.

4. Беневольский Б.И. О потенциале техногенных россыпей Российской Федерации // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2000. № 1. С. 5—12.

5. Биогеохимические и гидроэкологические оценки наземных и пресноводных экосистем. Вып. 13. Владивосток: Дальнаука, 2002. 207 с.

6. Биогеохимические особенности миграции свинца на территории Шерловогорского горнопромышленного района // Проблемы геологической и минералогической корреляции в сопредельных территориях России, Китая и Монголии: Труды VII Межд. симп. памяти акад. С.С. Смирнова. Чита: Изд-во ЗабГГПУ, 2007. С. 190-193.

7. Вадковская И.К. Химические элементы и жизнь в биосфере. М.: Высшая школа, 1980. 256 с.

8. Веретенников А.В. Физиология растений. М.: Проект, 2006. 480 с.

9. Викторов С.В. Использование геоботанического метода при геологических и гидрологических исследованиях. М.: АНСССР, 1955. 198 с.

10. Ивлев А.М. Биогеохимия М.: Высшая школа, 1986. 127 с.

11. Ковальский В.В. Геохимическая экология М.: Наука, 1974. 300 с.

12. Мишустин Е.Н. Микробиология М.: Колос, 1970. 320 с.

13. Молчанов В.П., Стеблевская Н.И. Современные возможности методов биогеохимии и гидрометаллургии по снижению воздействия техногенных россыпей на окружающую среду / / Проблемы геологической и минералогической корреляции в сопредельных территориях России, Китая и Монголии: Труды VII Межд. симп. памяти акад. С.С. Смирнова. Чита: Изд-во ЗабГГПУ, 2007. С. 194-197.

14. Наумов Г.Б. Геохимия биосферы. М.: Академия, 2010. 384 с.

15. Нетрусов А.И. Микробиология. М.: Академия, 2007. 352 с.

16. Перельман А.И. Геохимия М.: Высшая школа, 1979. 528 с.

17. Проблемы почвоведения / Ковда В.А., М.А. Глазовская. М.: Наука, 1982. 236 с.

18. Секисов А.Г. Геолого-технологическая оценка и новые геотехнологии освоения природного и техногенного золотосодержащего сырья Восточного Забайкалья: монография. Чита: ЗабГУ, 2011. 312 с.

19. Хажеева З.И. Формирование геоэкологической обстановки под воздействием горнодобывающего производства // Приоритеты и особенности развития Байкальского региона: Мат. III Межд. НПК. Улан-Удэ: Изд-во БНЦСОРАН, 2008. С. 157-159.

20. Школа экологической геологии и рационального недропользования. СПб., 2000. 158 с.

21. Эколого-биогеохимические исследования на Дальнем Востоке. Владивосток: Дальнаука, 1996. 188 с.

22. Юргенсон Г.А. Геохимия ландшафта. Чита: Изд-во ЗабГУ, 2005. 151 с.

23. Юргенсон Г.А. Дарасунское рудное поле. Месторождения Забайкалья. Чита; М., 1995. С. 3-18.

24. Юргенсон Г.А. Минеральное сырье Забайкалья. Чита: Поиск, 2006. 256 с.

25. Юргенсон Г.А., Гудкова О.В. Биогеохимические особенности растений Шерловогорского горнорудного района // Проблемы геологической и минералогической корреляции в сопредельных территориях России, Китая и Монголии: Труды VI Межд. симп. памяти акад. С.С. Смирнова. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ, 2005. С. 215-222.

26. Об отходах в Забайкальском крае. Режим доступа: http: // news.chita.ru / doc / 80412 (дата обращения: 24.11.2015).

List of literature_

1. Arens V. Zh. Fiziko-himicheskaya geotekhnologiya [Physical and chemical geology technology]. Moscow, 2001. 656 p.

2. Barabasheva E.E. Osnovy nauchnogo prognozirovaniya mestorozhdeniy poleznyh iskopaemyh [Fundamentals of scientific forecasting of mineral deposits]. Chita, 2012. 130 p.

3. Benevolsky B.I. Zoloto Rossii. Problemy ispolzovaniya i vosproizvodstva mineralno-syrevoy bazy [Gold of Russia. Problems of use and reproduction of mineral resources base]. Moscow, 1995. 90 p.

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

4. Benevolsky B.I. Mineralnye resursy Rossii. Ehkonomika i upravlenie (Mineral resources of Russia/ Economics and management), 2000, no. 1, pp. 5-12.

5. Biogeohimicheskie igidroehkologicheskie otsenki nazemnyh Ipresnovodnyh ehkosistem (Environmental assessment of terrestrial and freshwater ecosystems), 2002, no. 13, 207 р.

6. Problemy geologicheskoy i mineralogicheskoy korrelyatsii v sopredelnyh territoriyah Rossii, Kitaya i Mongolii (Geological problems in Russia, China and Mongolia): Proceedings of the VII Int. Symp. in the memory of Acad. S.S. Smirnov, 2007, pp. 190-193.

7. Vadkovskaya I.K. Himicheskie ehlementy izhizn v biosfere [Chemical elements and life in the biosphere ]. Moscow, 1980. 256 p.

8. Veretennikov A.V. Fiziologiya rasteniy [Plants' physiology]. Moscow, 2006. 480 p.

9. Viktorov S.V. Ispolzovanie geobotanicheskogo metoda pri geologicheskih i gidrologicheskih i gidro-logicheskih issledovaniyah [Using of geological and botanical research methods]. Moscow, 1955. 198 p.

10. Ivlev A.M. Biogeohimiya [Biogeochemistry]. Moscow, 1986. 127 p.

11. Kovalsky V.V. Geohimicheskaya ehkologiya [Geochemical ecology]. Moscow, 1974. 300 p.

12. Mishustin E.N. Mikrobiologiya [Microbiology]. Moscow, 1970. 320 p.

13. Molchanov V.P., Steblevskaya N.I. Problemy geologicheskoy i mineralogicheskoy korrelyatsii v sopre-delnyh territoriyah Rossii, Kitaya iMongolii (Geological problems in Russia, China and Mongolia): Proceedings of the VII Int. Symp. in the memory of Acad. S.S. Smirnova. Chita, 2007. pp. 194—197.

14. Naumov G.B. Geohimiya biosfery [Geochemistry biospheres]. Moscow, 2010. 384 p.

15. Netrusov A.I. Mikrobiologiya [Microbiology]. Moscow, 2007. 352 p.

16. Perelman A.I. Geohimiya [Geochemistry]. Moscow, 1979. 528 p.

17. Kovda V.A., Glazovskaya V.F. Problemy pochvovedeniya [Problems of Soil science]. Moscow, 1982.

18. Sekisov A.G. Tekhnologicheskaya otsenka i novye geotekhnologii osvoeniya prirodnogo i tekhnogen-nogo zolotosoderzhashchego syrya vostochnogo zabaykaliya [New geotechnologic development of gold]: monograph. Chita, 2011. 312 р.

19. Khazheeva Z.I. Prioritety i osobennosty razvitiya baikalskogo regiona (Priorities and peculiarities of the Baikal region): Mat. III Int. NPK, 2008, pp. 157-159.

20. Shkola ehkologicheskoy geologiii ratsionalnogo nedropolzovaniya [School of Environmental geology]. St. Petersburg, 2000. 158 р.

21. Ehologo-biogeohimicheskie issledovaniya na Dalnem Vostoke [Environmental and geological studies in the Far East]. Vladivostok. 1996. 188 р.

22. Yurgenson G.A. Geohimiya landshafta [Landscape geochemistry]. Chita, 2005. 151 р.

23. Yurgenson G.A. Darasunskoe rudnoe pole. Mestorozhdeniya Zabaykaliya [Deposits of Transbaikalie ]. Chita, 1995, pp. 3-18.

24. Yurgenson G.A. Mineralnoe syre Zabaykaliya [Minerals of Transbaikalie]. Chita, 2006. 256 р.

25. Yurgenson G.A., Gudkova O.V. Problemy geologicheskoy i mineralogicheskoy korrelyatsii v sopredel-nyh territoriyah Rossii, Kitaya I Mongolii (Geological problems in Russia, China and Mongolia): Proceedings of the VI Intern. Symp. in the memory of Acad. S.S. Smirnova. Ulan-Ude, 2005, pp. 215-222.

26. Ob othodah v Zabaykalskom krae (On waste in the Transbaikal Territory) Available at: http: // news. chita.ru / doc / 80412 (accessed 24.11.2015).

Коротко об авторе _ Briefly about the author

Филиппова Елена Владимировна, канд. техн. наук, доцент, Забайкальский государственный университет, г. Чита, Россия. Область научных интересов: воспроизводство лесов, водоохранная роль растений, экологозащитные технологии

[email protected]

Elena Filippova, candidate of engineering sciences, assistant professor, Transbaikal State University, Chita, Russia. Sphere of scientific interests: reproduction of wood, water preserving role of wood

Образец цитирования_

Филиппова E.B. Применение фиторемидиации для снижения негативного воздействия горнодобывающих отраслей на природную среду // Вестн. Забайкал. гос. ун-та. 2016. Т. 22. № 4. С. 38-46.

236 p.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.