2506

возраста террикона и рекомендуются для прогнозных расчетов количества загрязнений, поступающих в окружающую среду с дождевым и талыми стоками. Подобные зависимости получены в отечественной практике впервые. Максимальные концентрации по SiO2 , NO2 , Na+ + К+, сухому остатку НСО3-, NOз-, Zn2+, Sr2+ и высокие значения рН обнаруживаются в стоке с террикона №1 (термонеизменённые отвальные породы угольных шахт). Минимальные концентрации по этим же компонентам характерны для стока с террикона №3 (термоизменённые отвальные породы угольных шахт), при этом значение рН в стоке уменьшается. Для террикона №2 (термонеизменённые отвальные породы

ладание ионов Са2+, Mg2+, Sr2+, Na+, К+, NH4+ и повышение содержания глинозема (Аl2Оз).

Изучено влияние дождевого и талого стока с терриконов на состав почв на расстоянии 10 и 50 м от террикона №3 в двух точках. В них определены содержания следующих ингредиентов: кальций, магний, хром, свинец, кобальт, молибден, железо, медь, цинк, алюминий, мышьяк, гумус и зольность (табл. 2.).

Установлено, что по мере удаленности от подножия террикона №3 содержание в почве тяжелых металлов: кальция, магния, алюминия, железа, хрома, свинца, стронция - уменьшается, а цинка и марганца - увеличивается, что объясняется их взаимодействием с гуминовыми и фульвокислотами почв почвенных растворов. Процентное содержание влажности, зольности и гумуса увеличивается в образцах почвы, отобранных на расстоянии 50 м от подножия террикона №3.

13

Таблица I - Средние значения определяемых компонентов, в талых и дождевых водах, стекающих с поверхности терриконов

14

Исследованы сорбционные характеристики ОПУШ с целью использования их в качестве сорбента для защиты педосферы и гидросферы.

Исследования проведены в лабораторных условиях на модельных

установках, представляющих собой фильтровальные колонки, загруженные исследуемыми материалами, предварительно высушенными до постоянного веса при 105° С. Эквивалентный диаметр зерен загрузки составлял 1,25- 2,5 мм.

Исследуемую дождевую воду фильтровали и фиксировали объем фильтрата до

проскока тяжелых металлов в концентрациях, превышающих предельно допустимые для водоемов рыбохозяйственного назначения. Определение

концентрации тяжелых металлов в исходных пробах и в фильтрате проводили на спектрографе ДФС-8-2 №71004.

периодом складирования больше 1 года концентрации Zn2+, хотя и снижаются

3,3 и 4 раза, но превышают ПДК в 1,5 и 2,5 раза, соответственно. При фильтровании через термонеизменённые ОПУШ с периодом складирования больше 1 года концентрации Сu2+ и Мn2+ не изменяются и составляют 5ПДК и

0,5ПДК, а при фильтровании через термоизменённые ОПУШ - составляют

15ПДК и 1,5ПДК, соответственно.

Установлено, что термонеизменённые ОПУШ с периодом складирования до I года снижают концентрации Zn2+, Pb2+, однако, при этом наблюдается процесс выщелачивания из них Cu2+, Mn2+,A13+,Fe3+, Сг3+ .

Таким образом, исследования на первом этапе свидетельствуют о невозможности использования отвальных пород угольных шахт различного генетического возраста без предварительной подготовки в качестве сорбента широкого спектра тяжелых металлов, вследствие их выщелачивания. Поэтому на втором этапе автором предложена методика повышения сорбционной способности ОПУШ по отношению тяжелым металлам и фосфатам, путём

15

внесения в них избыточного стабилизированного ила очистных сооружений сточных вод, позволяющая фиксировать тяжелые металлы и переводить их в неподвижные формы при определенных значениях рН.

Определение вида уравнения регрессии осуществляли в ходе выполнения опытов и обработки полученных данных по методу планирования эксперимента - дробный факторный эксперимент типа 23-1, где x1 - скорость фильтрования

(D1/D2=0,05-0,2); х3 -значение рН среды (в пределах 5,54-8,5). Влажность ила -

16

гидрофосфат-ионов в диапазоне концентраций характерных для склонового стока с полей.

Установлено, что только термонеизменённые отвальные породы угольных шахт (с периодом складирования до 1 года) могут быть предложены в качестве сорбента фосфат-ионов. Поскольку концентрация фосфат-ионов реального склонового стока не превышает 1-1,5 мг/л, можно определить дозу вносимого в почву сорбента - термонеизменённых отвальных пород угольных шахт (с периодом складирования до 1 года) при удельной сорбции 23,7 мкг/г.

При использовании ОПУШ для выделения из склонового стока фосфатионов регенерация исключает изъятие сорбента и отделение его от почвы, изучена возможность восстановления сорбционной активности при следующих вариантах:

- адсорбент + увлажненная почва, при соотношении 1:1;

-адсорбент + увлажненная почва (соотношение компонентов 1 : l ) + прорастающие семена пшеницы.

В опытах использовали почву ростовского ботанического сада (далее фоновая). Масса адсорбента, насыщенного фосфат-ионами, составляет 35,7г. В качестве контрольных проб использовали следующие варианты:

-адсорбент + сухая почва (соотношение компонентов 1:1); -адсорбент + увлажненная почва промзоны ростовского вертолетного завода.

Во всех случаях использовали термонеизменённые ОПУШ, насыщенные фосфат - ионами. Полученные результаты приведены в диссертационной работе. Для исследования на интенсификацию развития растений - тест - культуры применена стандартная методика для определения токсичности. Построены графики зависимости высоты наземной части растений - тесткультуры по дням недели (рис.2).

В четвертой главе представлены результаты опытно - промышленных исследований по определению закономерностей масс выноса загрязняющих веществ с поверхности терриконов в зависимости от факторов окружающей среды. Описано влияние коэффициента стока и уклона террикона на концентрацию поллютантов в поверхностном расходе с терриконов.

интенсивность 0,3 мм/мин, уклон террикона 21°; интенсивность 10 мм/мин, уклон террикона 21°; - интенсивность 10 мм/мин, уклон террикона 37°; интенсивность 10 мм/мин, уклон террикона 37°; -интенсивность 0,3 мм/мин, уклон террикона 37°; - интенсивность 0,3 мм/мин, уклон террикона 37°;

Рисунок 3 - Зависимость коэффициента стока от числа Рейнольдса для термонеизменённых ОПУШ

интенсивность 10 мм/мин, уклон террикона 29°; интенсивность 10 мм/мин, уклон террикона 37°;

• интенсивность 0,3 мм/мин, уклон террикона 21°; интенсивность 10 мм/мин, уклон террикона 21°; -интенсивность 0,3 мм/мин, уклон террикона 37°;

• интенсивность 0,3 мм/мин, уклон террикона 29°;

Рисунок 4 — Зависимость коэффициента стока от числа Рейнольдса для термоизменённых ОПУШ

19

Вработе было также изучено изменение концентрации тяжелых металлов

вдождевом стоке в зависимости от уклона террикона. На поверхности каждого из терриконов были заложены три опытные площадки, с размерами 1м х 2м

каждая, и уклонами соответственно равными 21°, 29 ° и 37°. На них осуществляли искусственное дождевание с интенсивностями, характерными для дождей, выпадающих в Ростовской области, равными соответственно 0,3; 1; 3; 5; 10 мм/мин, (рис.5.)

Вопытно - промышленных условиях проведены исследования по

повышению сорбционной способности отвальных пород угольных шахт

(ОПУШ) при их использование в качестве эффективного сорбента для фиксации

тяжелых металлов. На поверхности термоизменённых ОПУШ были заложены

шесть опытных площадок, с размерами 1м х 2м каждая, и уклонами

соответственно равными 21°, 29 ° и 37°. На три из них был внесен стабилизированный активный ил, с учетом оптимального соотношения ОПУШ и ила (20:1), установленного при проведении лабораторных экспериментов. Через

природных ландшафтов от загрязнения поверхностными стоками с терриконов

вопытно-промышленных условиях (рис.7.).

Впятой главе даны рекомендации для практической природоохранной деятельности по использованию ОПУШ в качестве эффективного сорбента основных поллютантов поверхностного диффузного стока:

-при использовании ОПУШ для снижения концентрации тяжелых металлов целесообразным является предварительная подготовка смеси компонентов