Выберите номер:

Проблема миграции тяжелых металлов

Охрана почв от химического загрязнения является одной из наиболее актуальных проблем современности. Проблема загрязнения почв соединениями тяжелых металлов (далее — ТМ) изучается с различных методологических позиций, сформулированных в разных естественнонаучных и технических областях. В научной литературе имеются результаты единоличных исследований по изучению миграции ТМ в системе «промышленные отходы — почва». Согласно существующим представлениям миграция ТМ из твердых отходов определяется главным образом конвективным массопереносом растворов в пористой среде, соотношением внутренних (свойства химических элементов и их способность давать растворимые и инертные формы) и внешних факторов миграции ТМ (физико-химические свойства почв, растворов).

Изучению ТМ посвящено большое количество работ, в которых подробно рассмотрены техногенные источники ТМ. Однако недостаточно исследованными являются вопросы, связанные с трансформацией и миграцией соединений, входящих в состав твердых отходов, в т.ч. и гальваношламов (далее — ГШ). Поэтому механизмы поведения ТМ в почвах при попадании ГШ позволяют определить их роль в изменении физико-химических и физических свойств почв, а также служат научной основой для разработки мер по детоксикации почв, подвергшихся загрязнению ГШ.

Одной из наиболее актуальных экологических проблем промышленных предприятий, имеющих в своем технологическом цикле гальванические процессы, является проблема ликвидации ГШ. Образующиеся после обезвреживания твердые гальванические отходы направляются в шламонакопители[1]. Например, в шламохранилищах предприятий Украины складировано несколько миллионов тонн этих отходов. Общий объем накопленных на Украине отходов — более 28 млрд т. Они размещены в шламонакопителях, хвостохранилищах, отвалах, площадь которых составляет около 180 тыс. га и ежегодно увеличивается на 3–6 тыс. га[2]. Накопление ГШ происходит на промышленных площадках, которые занимают полезные площади. Как правило, существующие хранилища и промплощадки не приспособлены для хранения отходов, содержащих ТМ. Отсутствие специально оборудованных полигонов приводит к тому, что предприятия складируют промышленные отходы на собственной территории и на несанкционированных полигонах и свалках. В результате возникают источники вторичного загрязнения окружающей среды и техногенных аномалий ТМ. Высокая плотность размещения отходов на промышленных площадках и расположение на значительных пространствах городской территории позволяют оценить их как источник высокого техногенного воздействия на компоненты природной среды. Значительное количество ТМ, содержащихся в ГШ, попадает в почвы и представляет экологическую угрозу. Миграция ТМ из ГШ, размещенных на поверхности почвы, происходит главным образом с просачивающимися осадками, т.е. в виде водного раствора, при этом часто основная опасность заключается в возможном загрязнении грунтовых вод. Поэтому проблема экологической опасности является комплексной: с одной стороны, необходимы сведения о процессах трансформации соединений ТМ в почвах, с другой — важно исследовать динамические особенности раствора загрязнителей, проникающего в глубину почвы. И если вопросам закрепления ионов металлов посвящено достаточно много работ, то исследования по продвижению ТМ, высвобождающихся из шламовых отходов, немногочисленны.

 Содержание исследований миграции ТМ в разных типах почв

В рамках проводимых исследований изучены особенности миграции ТМ в дерново-оподзоленной, луговой и черноземной почвах при загрязнении ГШ.

В лабораторных условиях были экспериментально смоделированы и выявлены особенности транслокации и миграции меди (Cu) и цинка (Zn) из сульфатных медно-цинковых шламов в почву; исследованы особенности миграции меди и цинка в разных типах почв в зависимости от механических и физико-химических свойств почв; изучены особенности вертикального распределения подвижных форм меди и цинка в разных типах почв.

Выбор этих ТМ обоснован их наибольшими концентрациями в промышленных ГШ, а также высоким классом опасности. Для установления особенностей миграции выбранных металлов на моделях почвенных горизонтов использовали образцы почв — дерново-оподзоленной связнопесчаной, луговой аллювиальной супесчаной, лугово-черноземной легкосуглинистой, чернозема типичного среднесмытого тяжелосуглинистого.

В качестве загрязнителей в условиях лабораторного эксперимента использовали модельный шлам, полученный путем нейтрализации сульфатного медно-цинкового раствора известью, который по данным атомно-адсорбционного анализа характеризуется содержанием ионов Cu²⁺ — 46,65 г/л, Zn²⁺ — 54,85 г/л.