blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2017-10-792-797blackmet-1155Research ArticleЭКОЛОГИЯ И РАЦИОНАЛЬНОЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕECOLOGY AND RATIONAL USE OF NATURAL RESOURCESЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНАЯ КОНСЕРВАЦИЯ ОТХОДОВ ЖЕЛЕЗОРУДНОГО ОБОГАЩЕНИЯENVIRONMENTALLY SAFE STORAGE OF WASTES FROM IRON-ORE ENRICHMENTВодолеевА. С.VodoleevA. S.

д.с/х.н., профессор кафедры теплоэнергетики и экологии,

654007, г. Новокузнецк, Кемеровская обл., ул. Кирова, 42

Dr. Sci. (Agr.), Professor of the Chair “Thermal Power and Ecology”,

Novokuznetsk

botanik-egf@yandex.ruАндрохановВ. А.AndrokhanovV. A.

 д.биол.н., зам. директора по научной работе, заведующий лабораторией,

630090, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 8/2

Dr. Sci. (Biological), Deputy Director for Research, Head of the Laboratory,

Novosibirsk

androhan@rambler.ruБердоваО. В.BerdovaO. V.

ст. преподаватель кафедры открытых горных работ и электромеханики,

654007,  г. Новокузнецк, Кемеровская обл., ул. Кирова, 42

Senior Lecturer of the Chair of Open-cast Mining and Electromechanics,

Novokuznetsk

olgaberdova1810@mail.ruЮмашеваН. А.YumashevaN. A.

ст. методист Учебного центра охраны труда и пром. безопасности,

654007, г. Новокузнецк, Кемеровская обл., ул. Кирова, 42

Senior Methodist of the Labor Safety Training Center and Industrial Security,

Novokuznetsk

vegunata@mail.ruЧерданцеваЕ. С.CherdantsevaE. S.

преподаватель,

654041, г. Новокузнецк, Кемеровская обл., ул. Кутузова, 84

Lecturer,

Novokuznetsk

cherdantseva86@mail.ruСибирский государственный индустриальный университетРоссияSiberian State Industrial UniversityRussian FederationИнститут почвоведения и агрохимии СО РАНРоссияInstitute of Soil Science and Agrochemistry of SB RASRussian FederationНовокузнецкий торгово-экономический техникумРоссияNovokuznetsk Trade and Economic CollegeRussian Federation2017261120176010792797Copyright © Водолеев А.С., Андроханов В.А., Бердова О.В., Юмашева Н.А., Черданцева Е.С., 20172017Водолеев А.С., Андроханов В.А., Бердова О.В., Юмашева Н.А., Черданцева Е.С.Vodoleev A.S., Androkhanov V.A., Berdova O.V., Yumasheva N.A., Cherdantseva E.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/1155

Рекультивация включает в себя комплекс мероприятий, направленных на формирование на поверхности промышленных отвалов благоприятного корнеобитаемого слоя различными способами с последующим использованием этой площади. Консервация – это закрепление поверхности отвалов механическим путем или путем озеленения поверхности отвалов при предварительном нанесении минимального слоя почвы, торфа, минеральных удобрений, ростовых веществ, нетрадиционных почвоулучшителей – осадков сточных вод  (ОСВ). В  результате проведенных работ на поверхности отходов железорудного обогащения обогатительной Абагурской агломерационной фабрики были сформированы техноземы – искусственные почвы с корнеобитаемым слоем, состоящим из смеси ОСВ и материала хвостохранилищ. Созданы рекультивированные участки на отходах железорудного обогащения, которые обеспечивают эрозионную устойчивость поверхности хвостохранилищ и консервацию отходов обогащения. Химические и агрохимические параметры техноземов на протяжении двух лет их развития изменились. Наблюдается некоторое подщелачивание среды и резкое снижение содержания в субстрате корнеобитаемого слоя, количества органического вещества и всех форм азота. Биомониторинг рекультивированных опытных площадок позволяет оптимизировать и ускорить процесс формирования культурфитоценозов на отходах промышленного производства, следить за состоянием и развитием травостоя, отслеживать процесс восстановления плодородия нарушенных земель, рассчитать экологический и экономический эффект проводимых рекультивационных работ. По результатам мониторинга опытных участков на территории хвостохранилищ обогатительной Абагурской агломерационной фабрики установлено, что через 2 – 3 года создаются благоприятные условия для формирования на субстрате хвостохранилища корнеобитаемого слоя и устойчивого культурфитоценоза. В результате внесения ОСВ происходит улучшение физического и питательного режимов на поверхности хвостохранилища. Во всех вариантах способов размещения ОСВ достигнут положительный эффект – рост наземной биомассы с увеличением нормы внесения ОСВ. Показана почвенно-экологическая перспективность использования ОСВ в качестве мелиоранта, существенно улучшающего химико-физические свойства промышленных отвалов, что позволяет создавать долговременные, устойчивые фитоценозы защитного и санитарно-гигиенического назначения.

Recultivation includes a set of measures aimed at forming of a favorable root layer on the surface of industrial dumps in various ways with subsequent use of this area. Conservation is the fixation of dumps surface by mechanical means or by gardening the surface of the dumps with a preliminary application of a minimum layer of soil, peat, mineral fertilizers, growth substances and unconventional soil improvers – sewage sludge (WWS). As a result of the work carried out on the surface of the iron ore enrichment waste of the Abagur agglomeration factory, techno-soils were formed – artificial soils with a root layer consisting of a mixture of WWS and tailing material. Recultivated areas have been created on iron ore enrichment waste, which ensure erosion stability of the tailing dump surface and conservation of enrichment wastes. The chemical and agrochemical parameters of techno-soils over the two years of their development have changed. Some alkalinization of the medium and a sharp decrease in the amount of organic matter and all forms of nitrogen in substrate of the root layer are observed. Biomonitoring of recultivated experimental sites makes it possible to optimize and to accelerate the process of crop plants formation on industrial waste, to monitor the condition and development of the grass stand, to monitor the restoration of fertility of disturbed lands and to calculate the ecological and economic effect of reclamation works. Based on the results of monitoring of experimental sites in the tailing dumps of the Abagur agglomeration plant, it was established that in 2 to 3 years favorable conditions are created for the formation of a root layer on the substratum of the root layer and a stable crop-forming phytocenosis. As a result of introducing WWS, the physical and nutritional regimes on the surface of the tailing pond are improved. In all variants of WWS placement a positive effect has been achieved – the growth of terrestrial biomass with an increase in the rate of introduction of WWS. The soil-ecological perspective of the use of sewage sludge as an ameliorant that significantly improves the chemical-physical properties of industrial dumps is shown, which makes it possible to create long-term, stable phytocenoses of protective and sanitary-hygienic purposes.

рекультивацияконсервацияотходы железорудного обогащениябиомониторингкорнеобитаемый слойкультурфитоценозтехноземыфитотоксичностьrecultivationconservationwaste of iron ore enrichmentbiomonitoringroot layerculture phytocenosistehno-soilsphytotoxicityReferencesЕвилевич А.З., Евилевич М.А. Утилизация осадков сточных вод. – Л.: Стройиздат, 1988. – 248 с.Evilevich A.Z., Evilevich M.A. Utilizatsiya osadkov stochnykh vod [Utilization of sewage sludge]. Leningrad: Stroiizdat, 1988, 248 p. (In Russ.).Андроханов В.А., Двуреченский В.Г., Клековкин С.Ю., Водолеев А.С., Кудашкина С.А., Степнов А.А. Технология рекультивации отходов железорудного обогащения с использованием осадков сточных вод // Проблемы региональной экологии. 2006. № 5. С. 33 – 38.Androkhanov V.A., Dvurechenskii V.G., Klekovkin S.Yu., Vodoleev A.S., Kudashkina S.A., Stepnov A.A. Technology of recultivation of wastes of iron-ore enrichment with the use of sewage sludge. Problemy regional’noi ekologii. 2006, no. 5, pp. 33–38. (In Russ.).Галанина Т.В. Рекультивация в Кузбассе: проблемы и пути решения // Использование и охрана природных ресурсов в России. 2007. № 1. С. 22 – 24.Galanina T.V. Recultivation in Kuzbass: problems and solutions. Ispol’zovanie i okhrana prirodnykh resursov v Rossii. 2007, no. 1, pp. 22–24. (In Russ.).Курачев В.М., Андроханов В.А., Двуреченский В.Г. Теоретические основы рекультивации нарушенных земель // Биологическая рекультивация нарушенных земель: Материалы Международного совещания, Екатеринбург, 3 – 7 июня 2002 г. – Екатеринбург, 2003. С. 239 – 247.Kurachev V.M., Androkhanov V.A., Dvurechenskii V.G. Theoretical basis for recultivation of disturbed lands. In: Biologicheskaya rekul’tivatsiya narushennykh zemel’: Materialy Mezhdunarodnogo soveshchaniya, Ekaterinburg, 3 – 7 iyunya 2002 [Biological recultuvation of disturbed lands: Materials of the International Meeting, Ekaterinburg, June 3-7, 2002]. Ekaterinburg, 2003, pp. 239–247. (In Russ.).Трофимов С.С. Экология и почвенные ресурсы Кемеровской области. – Новосибирск: Наука, 1975. – 300 с. 6. Bush P.W. Spoiled lands to the south-east of Leeds // Proceedings of the Derelict Land Symposium, 1969. Р. 21 – 28.Trofimov S.S. Ekologiya i pochvennye resursy Kemerovskoi oblasti [Ecology and soil resources of Kemerovo region]. Novosibirsk: Nauka, 1975, 300 p. (In Russ.).Alter J.H. Chicagos program for using sludge to reclaim land // Com-post sci., 1976. Vol. 17. P. 22 – 24.Bush P.W. Spoiled lands to the south-east of Leeds. Proceedings of the Derelict Land Symposium. 1969, pр. 21–28.Aoki M., Ichii H. Sewage sludge use in agriculture and evaluation of composting facilites // Trans. 14 th Int. Congr. Soil Sci., Kyoto, Aug. 1990. Vol. 4. Commis. 4.- Kyoto, 1990. Р. 210 – 215.Alter J.H. Chicago’s program for using sludge to reclaim land. Com-post sci. 1976, vol. 17, pp. 22–24.ClappC.E., DowdyR.H.,LarsonW.E.,Linden D.R., Normann C.M., Halbach T.R., Polta R.C. Utilization of municipal sewage sludge on agricultural land in Minnesota // Amer. Soc. Agron. Annu. Meet. Cincinnati, 1993. P. 312.Aoki M., Ichii H. Sewage sludge use in agriculture and evaluation of composting facilities. Trans. 14 th Int. Congr. Soil Sci., Kyoto, Aug. 1990, vol. 4. Commis. 4.- Kyoto, 1990, pр. 210–215.Водолеев А.С., Степнов А.А., Кудашкина С.А. Перспективы технологии использования осадков сточных вод для рекультивации // Проблемы экологии и здоровья промышленных городов и пути их решения. – Новокузнецк: изд. СибГИУ, 2004. С. 28 – 31.Clapp C.E., Dowdy R.H., Larson W.E., Linden D.R., Normann  C.M., Halbach T.R., Polta R.C. Utilization of municipal sewage sludge on agricultural land in Minnesota. Amer. Soc. Agron. Annu. Meet. Cincinnati, 1993, pp. 312.Мерзлая Г.Е., Зябкина Г.А., Нестерович И.А., Фомкина Т.П. Агроэкологическая оценка использования осадка сточных вод // Агрохимия. 1995. № 5. С. 102 – 108.Vodoleev A.S., Stepnov A.A., Kudashkina S.A. Prospects of the technology of using sewage sludge for recultivation. In: Problemy ekologii i zdorov’ya promyshlennykh gorodov i puti ikh resheniya [Problems of ecology and health of industrial cities and ways of their solution]. Novokuznetsk: SibGIU, 2004, pp. 28–31. (In Russ.).Веаver S.H. The Black Country // In Myers J. Stffordshire, part 61 of The Land of Britain. 1946. Р. 146 – 152.Merzlaya G.E., Zyabkina G.A., Nesterovich I.A., Fomkina T.P. Agroecological assessment of the use of sewage sludge. Agrokhimiya. 1995, vol. 5, pp. 102–108. (In Russ.).Boyle Michael. Biodegradation of land-applied sludge // J. Environ. Qual. 1990. Vol. 19. Nо. 4. P. 640 – 644.Веаver S.H. The Black Country. In Myers J. Stffordshire, part 61 of The Land of Britain. 1946, pр. 146–152.Diaz L.T. Golneke C.G. Co-composting refuse and sludge // Bio Cycle. 1984. Vol. 25. Nо. 4. P. 21 – 25.Boyle Michael. Biodegradation of land-applied sludge. J. Environ. Qual. 1990, vol. 19, no. 4, pр. 640–644.Hooda P.S., Alloway B.J. Sorption of Cd and Pb by selected temperate and semi-arid soils: effects of sludge application and ageing of sludged soils // Water, Air., and Soill Pollut. 1994. Vol. 74. Nо. 3 – 4. P. 235 – 250.Diaz L.T. Golneke C. G. Co-composting refuse and sludge. Bio Cycle. 1984, vol. 25, no. 4, pp. 21–25.Водолеев А.С., Степнов А.А., Кудашкина С.А. Результаты комплексной оценки биологической рекультивации техногенных ландшафтов с использованием осадков сточных вод // Биологическая рекультивация нарушенных земель: Материалы Международного совещания, Екатеринбург, 3 – 7 июня 2002 г. – Екатеринбург, 2003. С. 41 –51.Hooda P.S., Alloway B.J. Sorption of Cd and Pb by selected temperate and semi-arid soils: effects of sludge application and ageing of sludged soils. Water, Air and Soil Pollut. 1994, vol. 74, no. 3–4, pp. 235–250.Тарчевский В.В. Классификация промышленных отвалов // Растительность и промышленные загрязнения: Охрана природы на Урале. 1970. Вып. 7. С. 84 – 89.Vodoleev A.S., Stepnov A.A., Kudashkina S.A. Results of a comprehensive assessment of biological recultivation of man-made landscapes using wastewater sludge. In: Biologicheskaya rekul’tivatsiya narushennykh zemel’: Materialy Mezhdunarodnogo soveshchaniya, Ekaterinburg, 3 – 7 iyunya 2002 g. [Biological recultivation of disturbed lands: Materials of the International Meeting, Ekaterinburg, June 3-7, 2002]. Ekaterinburg, 2003, pp. 41–51. (In Russ.).Романенко М.Ф. Экология Кузбасса. Проблемы и перспективы. – Новокузнецк: изд. КемГУ, 1992. – 78 с.Tarchevskii V.V. Classification of industrial dumps. Rastitel’nost’ i promyshlennye zagryazneniya: Okhrana prirody na Urale. 1970, vol. 7, pp. 84–89. (In Russ.).Веаver S.H. The Potteries: a study in the evolution of cultural landscape // Transactions and Papers, Institute of British Geographers. 1964. Nо. 34. P. 1 – 31.Romanenko M.F. Ekologiya Kuzbassa. Problemy i perspektivy [Ecology of Kuzbass. Problems and prospects]. Novokuznetsk: KemGU, 1992, 78 p. (In Russ.).Charter R.A., Tabatabai M.A., Hemming S.J. Phytoavailability of metals from sewage sludges and their humate base couterparts added to soils // Amer. Soc. Agron. Annu. Meet. Cincinnati, 1993. P. 269.Веаver S.H. The Potteries: a study in the evolution of cultural landscape. Transactions and Papers, Institute of British Geographers. 1964, no. 34, pр. 1–31.Charter R.A., Tabatabai M.A., Hemming S.J. Phytoavailability of metals from sewage sludges and their humate base couterparts added to soils. Amer. Soc. Agron. Annu. Meet. Cincinnati, 1993, 269 p.Charter R.A., Tabatabai M.A., Hemming S.J. Phytoavailability of metals from sewage sludges and their humate base couterparts added to soils. Amer. Soc. Agron. Annu. Meet. Cincinnati, 1993, 269 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.