vestnik Журнал "Вестник Сибирского государственного университета геосистем и технологий (СГУГиТ)" 2411-1759 ФГБОУ ВО "Сибирский государственный университет геосистем и технологий (СГУГиТ)" RU https://vestnik.sgugit.ru 10.33764/2411-1759-2020-25-4-159-171 Землеустройство, кадастр и мониторинг земель Повышение биогенности техногрунтов при создании растительного покрова как способа консервации хвостохранилищ горнопромышленных отходов Т. Т. Горбачева Горбачева Т. Т. Л. А. Иванова Иванова Л. А. А. В. Румянцева Румянцева А. В. В. В. Максимова Максимова В. В. Институт проблем промышленной экологииСевераФИЦ «Кольский научный центр РАН», 184209, Россия, г. Апатиты Полярно-альпийский ботанический сад-институт им. Н. А. Аврорина, Кольский научный центр РАН, 184256, Россия, г. Кировск Череповецкий государственный университет, 162600, Россия, г. Череповец ФИЦ «Кольский научный центр» РАН, 184209, Россия, г. Апатиты 2020 25 4 159 171 © Т. Т. Горбачева, Л. А. Иванова, А. В. Румянцева, В. В. Максимова, 2020 2020 Т. Т. Горбачева, Л. А. Иванова, А. В. Румянцева, В. В. Максимова Эта статья дотупна по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научных проектов РФФИ № 19-05-50065 Микромир. «Комплексная оценка воздействия микрочастиц в выбросах горных и металлургических предприятий Мурманской области на экосистемы и состояние здоровья населения Арктики» и РФФИ № 18-05-60142 Арктика. «Зоны интенсивного природопользования в Российской Арктике в условиях изменения климата: природные и социальные процессы в долгосрочной перспективе». В статье проведен обзор отечественной и международной практики применения муниципальных стоков в качестве нетрадиционного химического мелиоранта с удобрительным эффектом на полях орошения, в гидропонных системах, а также отвалах вскрышных пород и отходов рудообогащения при проведении на них рекультивационных мероприятий. Объектом исследований являлись отходы рудообогащения («хвосты») апатит-нефелиновой фабрики АНОФ-2 КФ АО «Апатит» с преобладанием в их составе нефелиновых песков. Хвостохранилище включено в перечень объектов накопленного экологического ущерба в регионе, но благодаря богатому минеральному составу признается техногенным месторождением, подлежащим консервации для получения в перспективе апатитового, нефелинового, сфенового, эгиринового и титаномагнетитового концентратов. Целью данной работы являлась оценка эффективности и пролонгированного действия химической мелиорации нефелиновых песков осветленными коммунальными стоками (ОКС) для повышения биогенности (NPK-статуса) техногрунта при создании растительного покрова как способа консервации хвостохранилища. В работе применен метод фитотестирования грунта, орошаемого ОКС регионального предприятия ВКХ, на одновидовом посевном материале, рекомендованном для рекультивации нарушенных территорий северных регионов. При формировании на нефелиновых песках сеянного фитоценоза из тимофеевки луговой (Phleum pratense L.) подтвержден стимулирующий эффект ОКС на питательный режим грунта. После фитоэкстракции (по окончании эксперимента) в нем сохраняется высокий остаточный уровень содержания основных питательных элементов (N, P, K), что свидетельствует о пролонгированном действии ОКС. Для подтверждения эффекта, полученного в лабораторных условиях, на резервном хвостохранилище АНОФ-2 в 2019 г. заложен полевой эксперимент, наблюдения продолжаются. Орошение нефелиновых песков осветленными коммунальными стоками в суммарной норме 380 т/га при соблюдении условий многократного равномерного распределения поливочной воды по площади имеет пролонгированный эффект на питательный режим грунта и достаточно для создания устойчивого растительного покрова из тимофеевки луговой на отходах рудообогащения без землевания. отходы обогащения апатит-нефелиновых руд азот фосфор калий осветленные коммунальные стоки нетрадиционный мелиорант лимонная кислота подвижные формы доступность для растений тимофеевка луговая Phleum pratense L. apatite-nepheline ore processing waste nitrogen phosphorus potassium clarified municipal effluents unconventional ameliorant citric acid mobile forms availability for plants meadow Timothy Phlum pratense L. 1. Постановление Правительства Мурманской области от 29.03.2013 № 139-ПП/5 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/465600568. 2. Гершенкоп А. Ш., Хохуля М. С., Мухина Т. Н. Переработка техногенного сырья Кольского полуострова // Вестник Кольского научного центра РАН. – 2010. – № 1. – С. 4–8. 3. Лебедев Ю. В., Ковалев Р. Н., Олейникова Л. Н. Основные направления инновационного развития горнопромышленных комплексов // Вестник СГУГиТ. – 2019. – Т. 24, № 3. – С. 158–168. 4. ГОСТ Р 57446–2017. Наилучшие доступные технологии. Рекультивация нарушенных земель и земельных участков. Восстановление биологического разнообразия [Электронный ресурс]. – Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс». 5. Переверзев В. Н., Подлесная Н. И. Биологическая рекультивация промышленных отвалов на Крайнем Севере. – Апатиты : Изд-во Кольского филиала АН СССР, 1986. – 103 с. 6. Евдокимова Г. А., Переверзев В. Н., Зенкова И. В., Корнейкова М. В., Редькина В. В. Эволюция техногенных ландшафтов (на примере отходов апатитовой промышленности). – Апатиты : КНЦ РАН, 2010. – 146 c. 7. Zema D. A., Bombino G., Andiloro S., Zimbone S. M. Irrigation of energy crops with urban wastewater: effects on biomass yields, soils and heating values // Agricultural Water Management. – 2012. – Vol. 115. – P. 55–65. doi: 10.1016/j.agwat.2012.08.009. 8. Norton-Brandao D. J., Scherrenberg S. M., van Llier J. B. Reclamation of used urban waters for irrigation purposes. A review of treatment technologies // Journal of Environmental Management. – 2013. – Vol. 122. – P. 85–98. doi: 10.1016/j.jenvman.2013.03.012. 9. Kunacheva С., David C., Stuckey D. C. Analytical methods for soluble microbial products (SMP) and extracellular polymers (ECP) in wastewater treatment systems: A review // Water Research. – 2014. – Vol. 61. – P. 1–18. doi: 10.1016/j.watres.2014.04.044. 10. Ricart S., Rico A. M. Assessing technical and social driving factors of water reuse in agriculture: A review on risks, regulation and the yuck factor // Agricultural Water Management. – 2019. – Vol. 217. – P. 426–439. doi: 10.1016/j.agwat.2019.03.017. 11. Руководство по контролю и регулированию почвенного плодородия орошаемых земель / под ред. В. Н. Щедрина. – Новочеркасск : РосНИИПМ, 2017. – 137 с. 12. Jimenez B., Asano T. Acknowledge all approaches: the global outlook on reuse // Water. – 2004. – Vol. 21. – P. 32–37. 13. Tapia A., Cornejo-La Torreb M., Santosc E. S., Aránd D., Gallardoe A. Improvement of chemical quality of percolated leachates by in situ application of aqueous organic wastes on sulfide mine tailings // Journal of Environmental Management. – 2019. – Vol. 244. – P. 154–160. doi: 10.1016/j.jenvman.2019.05.040. 14. Smyntek P. M., Chastel J., Peer R., Anthony E., McCloskey J., Bach E., Wagner R., Bandstra J., Strosnider W. Assessment of sulphate and iron reduction rates during reactor start-up for passive anaerobic co-treatment of acid mine drainage and sewage // Geochemistry: Exploration, Environment, Analysis. – 2017. – Vol. 18 (1). – P. 76–84. doi: 10.1144/GEOCHEM2017-001. 15. Кордаков И. А. Способ рекультивации золоотвалов и хвостохранилищ. Авторское свидетельство [Электронный ресурс] // Бюллетень изобретений. – 1976. – № 20. – Режим доступа: https://patents.su/2-515482-sposob-rekultivacii-zolootvalov-i-khvostokhranilishh.html. 16. Scholz M. Slow Filtration. Wetlands for Water Pollution Control. – 2nd ed. – Elsevier, 2016. – P. 61–68. 17. Jenssen P. D., Krogstad T., Paruch A. M., Maehlum T., Adam K., Arias C. A., Heistad A., Jonsson L., Hellström D., Brix H., Yli-Halla M., Vråle L., Valve M. Filter bed systems treating domestic wastewater in the Nordic countries – performance and reuse of filter media // Ecological Engineering. – 2010. – Vol. 36 (12). – P. 1651–1659. doi: 10.1016/j.ecoleng.2010.07.004. 18. Данилович Д. А., Эпов А. Н., Канунникова М. А. Анализ данных работы очистных сооружений российских городов – основа для технологического нормирования // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. – 2015. – № 3–4. – С. 18–28. 19. Терентьева И. А., Кашулин Н. А., Денисов Д. Б. Оценка трофического статуса субарктического озера Имандра // Вестник Мурманского государственного технического университета. – 2017. – Т. 20, № 1/2. – С. 197–204. 20. Ivanova L. A., Gorbacheva T. T., Makarov D. V., Rumyantseva A. V. Some aspects of physicochemical and biological methods for the conservation of apatite-nepheline tailings in the Far North // Power Technology and Engineering. – 2019. – Vol. 53 (1). – P. 47–50. doi: 10.1007/S10749-019-01033-9. 21. Masloboev V. A., Svetlov A. V., Konina O. T., Mitrofanova G. V., Turtanov A. V., Makarov D. V. Selection of binding agents for dust prevention at tailings ponds at apatite–nepheline ore processing plants // Journal of Mining Science. – 2018. – Vol. 54 (2). – P. 329–338. – doi: 10.1134/S1062739118023702. 22. Лусис А. В., Горбачева Т. Т., Иванова Л. А. Применение осветленных коммунальных стоков (ОКС) и осадка сточных вод (ОСВ) в качестве мелиорантов для рекультивации отвалов отходов рудообогащения (хвостов) // Международная научно-практическая конференция «Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность – 2019» (Севастополь, 23–26 сентября 2019 г.) / под ред. Л. И. Лукиной, Н. В. Ляминой. – Севастополь : СевГУ, 2019. – С. 940–944. 23. Halonen О., Tulkki H., Derome J. Nutrient analysis methods. Metsantutkimuslaitoksen tiedonantoja. – 1983. – Vol. 121. – P. 1–28. 24. Quevauviller P. Operationally defined extraction procedures for soil and sediment analysis. I. Standartization // Trends in Analytical Chemistry. – 1998. – Vol. 17 (5). – P. 289–298. doi: 10.1016/S0165-9936(97)00119-2. 25. Jones D. L. Organic acids in the rhizosphere – a critical review // Plant and Soil. – 1998. – Vol. 205. – P. 25–44. doi: 10.1023/A:1004356007312. 26. Евдокимова Г. А., Гершенкоп А. Ш., Воронина Н. В. Микробиологические процессы в системе добычи и переработки апатит-нефелиновых руд с использованием оборотного водоснабжения. – СПб. : Наука, 2008. – 102 с. 27. Redkina V. V., Korneykova M. V., Shalygina R. R. Microorganisms of the Technogenic Landscapes: The Case of Nepheline-Containing Sands, the Murmansk Region. Processes and Phenomena on the Boundary Between Biogenic and Abiogenic Nature. – Springer, 2019. – P. 561–579. doi: 10.1007/978-3-030-21614-6_30. 28. Kuypers M. M. M., Marchant H. K., Kartul B. The microbial nitrogen-cycling network // Nature Review Microbiology. – 2018. – Vol. 16. – P. 263–276. doi: 10.1038/nrmicro.2018.9. 29. Семенец Е. С., Свистов П. Ф., Талаш А. С. Химический состав атмосферных осадков Российского Заполярья // Изв. Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2017. – Т. 328, № 3. – С. 27–36. 30. Першина Н. А., Полищук А. И., Свистов П. Ф. К вопросу о закислении атмосферных осадков в Российской Арктике // Труды Главной геофизической обсерватории им. А. И. Воейкова. – 2008. – T. 558. – С. 211–232. 31. Haneklaus S. H., Schnug E. Phosphorus in Agriculture: 100 % Zero. – Dordrecht : Springer, 2016. – P. 95–125. doi: 10.1007/978-94-017-7612-7. 32. BednarekW., DreslerS., Tkaczyk P. Nitrogen fractions in timothy grass (Phleum pratense L.) fertilized with different doses of mineral fertilizers // Journal of Elementology. – 2015. – Vol. 20(1). – P. 49–58. doi: 10.5601/jelem.2014.19.2.633.