Золошлаковые отвалы как источник загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами

Основная опасность загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами состоит в том, что даже небольшие их концентрации способны тормозить рост и развитие живых организмов, а также вызывать ряд серьезных заболеваний, в том числе онкологических и иммунологических [3]. Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами чаще всего имеет скрытый характер. Так, например, одним из существенных факторов загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами и токсичными соединениями в настоящее время являются отходы добычи и сжигания угля – хранящиеся на специально созданных для этого полигонах вскрышные и вмещающие породы, а также золошлаковые отходы, часть которых используется в целях мелиорации, при производстве строительных материалов и в дорожном строительстве.

Существует мнение, что отходы добычи и переработки угля не могут составлять какой-либо опасности, поскольку имеют природное происхождение и близки по составу к осадочным породам. В то же время неоспоримым сегодня является факт, что концентрация оксидов тяжелых металлов в золошлаках может в разы превышать их содержание в сжигаемом топливе.

Центральными экологическими характеристиками золошлаков являются радиоактивность и токсичность. Результаты изучения геохимии радиоактивных элементов в угле, добываемом на месторождениях Сибири и Дальнего Востока и полученной из него золы изложены, например, в статьях [2], [1], [4]. Токсичному влиянию золошлаков посвящено значительно меньшее число исследований. Обострившаяся в последнее время проблема хранения золошлаков, вызванная переполнением отвалов, содержание которых стало экономически не выгодным, а также увеличившимся вместе с занимаемой площадью их негативным влиянием на прилегающие территории, сделала особенно актуальным вопрос изучения токсического воздействия элементов и соединений, содержащихся в золошлаках.

В ряде нормативных документов, принятых за рубежом, золошлаки от сжигания углей на ТЭС отнесены к неопасным отходам. В то же время результаты исследований концентрации тяжелых металлов в почвах, прилегающих к отвалам [5], проводимых российскими учеными, показывают не только повышенный уровень меди, кадмия, свинца и цинка, но и наличие корреляции между валовым содержанием кадмия в почве и выращиваемом картофеле.

Известно, что степень опасности отходов представляется возможным оценить, исходя из их компонентного состава. Современные высокочувствительные методы спектрометрии (атомно-эмиссионный с индуктивно-связанной плазмой, атомно-абсорбционный с электротермической атомизацией и атомно-абсорбционный «холодного пара») позволяют идентифицировать и определить количественное содержание элементов-примесей как в золошлаках, так и во вскрышных и вмещающих породах.

Содержащиеся в золошлаках тяжелые металлы относятся к трем классам опасности: среди высокоопасных элементов в золошлаках встречаются мышьяк, ртуть, селен, свинец и цинк; бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьму и хром классифицируют как умеренно опасные, а барий, ванадий, вольфрам, марганец и стронций относятся к III классу опасности (малоопасные). Предварительный анализ и статистическая обработка данных о содержании тяжелых металлов в 50 пробах золошлаковых отходов показали повышенное содержание свинца, мышьяка, марганца и хрома, причем концентрация свинца для некоторых из образцов превышает ПДК почти в 100 раз.

В ходе дальнейшего исследования предлагается установить взаимосвязь между валовым содержанием токсичных элементов в золошлаках и их концентрацией в подвижных формах, то есть в виде, доступном для накопления растениями, а также определить возможные взаимосвязи содержания тяжелых металлов в валовой форме (зависимости концентрации одного элемента от другого).

Одним из результатов проводимого исследования должна стать разработка рекомендаций по рациональному использованию отходов добычи и переработки углей с целью минимизации их токсического воздействия. Вполне возможно, что безопасное масштабное использование золошлаков в перспективе позволит не только существенно снизить площади земель, занимаемых золоотвалами, но и станет основным источником финансирования технической модернизации ТЭС, сократив, таким образом и количество сбрасываемых вредных веществ в атмосферу.

Использованная литература:

1. Ершов В. В., Арбузов С. И., Рихванов Л. П., Поцелуев А. А. Радиоактивные элементы в углях Кузбасса // Экологические проблемы угледобывающей отрасли в регионе при переходе к устойчивому развитию: Тр. междунар. науч.-практ. конф. Т.2. Кемерово: Кузбассвузиздат, 1999. С.132-139.

2. Исхаков Х. А., Счастливцев Е. Л., Кондратенко Ю. А., Лесина М. Л. Радиоактивность углей и золы // Кокс и химия. 2010. № 5. С. 41-45.

3. Овсейчук В.А., Крылов Д.А., Сидорова Г.П. Радиоактивность углей и продуктов их сжигания [Электронный ресурс] URL: http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=print&sid=4326.

4. Романов С.М., Шилов А.А., Гурьянова О.Н., Актуальность радиационного контроля на угольных шахтах и разрезах // Безопасность труда в промышленности. 2009. № 8. С. 26-27.

5. Таипова О.А., Семенова И.Н. Эколого-токсикологическая оценка качества картофеля, выращиваемого на территориях, сопредельных с отвалами карьеров // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 1; URL: http://www.science-education.ru/101-5399.