620016, г. Екатеринбург, ул. Акад. Вонсовского, 15
Ekaterina S. Zolotova
15 Akad. Vonsovsky st., Ekaterinburg 620016
620016, г. Екатеринбург, ул. Акад. Вонсовского, 15
Viktor F. Ryabinin
15 Akad. Vonsovsky st., Ekaterinburg 620016
620016, г. Екатеринбург, ул. Акад. Вонсовского, 15
Alla L. Kotelnikova
15 Akad. Vonsovsky st., Ekaterinburg 620016
620144, г. Екатеринбург, ул. 8 Марта, 202а
Natalya S. Ivanova
202a March 8 st., Ekaterinburg 620144
Объект исследований. “Технический песок” ОАО СУМЗ является тонкодисперсным материалом, прошедшим процесс механоактивации при дроблении литого шлака, он имеет повышенное содержанием меди, цинка и других халькофильных элементов. С целью изучения трансформации отхода в природных экосистемах продукт вторичной переработки медеплавильного шлака вносили в бурые горно-лесные почвы под пологом сосновых лесов и на соответствующих им сплошных вырубках в южно-таежном округе Зауральской холмисто-предгорной провинции (Средний Урал).
Материалы и методы. Исследования проводили в двух типах леса, выделенных согласно принципам генетической лесной типологии: сосняк брусничниковый и сосняк ягодниково-липняковый. Эксперимент проводился в осенний период перед установлением снежного покрова в двух вариантах: 1) на метровых площадках равномерно рассыпали один килограмм отхода; 2) “песок” взвешивали по 100 г, упаковывали в нетканый материал и закапывали в почвенный профиль постоянных пробных площадей на глубину 7–10 см в трехкратной повторности. Через два года мешочки с отходом выкапывали, взвешивали. Микроэлементный анализ проведен в Центре коллективного пользования “Геоаналитик” Института геологии и геохимии УрО РАН методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на квадрупольном масс-спектрометре Elan-9000.
Результаты. Установлено, что в течение двух лет нахождения в почве отход теряет 11% массы. В круговорот вовлекается большинство халькофильных элементов. Наиболее сильно меняется содержание цинка, мышьяка, кадмия, селена. Выявлена разница в степени миграции элементов из “технического песка” в бурые горно-лесные почвы двух типов леса и вырубок. Однократное поверхностное внесение в осенний период 1 кг/м2 минерального отхода не повлияло на качественный состав травянистого яруса всех типов леса и соответствующих им вырубок в следующий весенне-летний период.
Заключение. Результаты исследований представляют интерес для разработки способов утилизации минеральных отходов медеплавильных производств. Однако необходимы дальнейшие исследования по анализу распределения компонентов, мигрирующих из «технического песка» по почвенному профилю лесных почв, а также их вовлечение в биогеохимические циклы.
Research subject. In this paper, we investigate the possibility of recycling wastes from copper smelting facilities in brown mountain forest soils. The research object was “technical sand” obtained at the Sredneuralsky copper smelter as a byproduct. This finely dispersed material rich in copper, zinc and other chalcophilic elements undergo mechanical activation during crushing of the cast slag.
Materials and methods. Experiments were carried out in the southern taiga district of the Trans-Ural hilly-foothill province (Middle Urals) in autumn before snow cover. Two types of forest areas identified according to the genetic forest typology were investigated: cowberry shrub pine forest and berry pine forest with linden, both under trees and in clear-cutting areas. The experiments involved scattering 1kg of waste across 1m2 of experimental soil, packing such a sand in 100 g packages made of non-woven material and burying these packages in 3 experimental plots a depth of 7–10 cm. Following 2 years, the packages were retrieved and weighed. The microelement analysis of soil samples was carried out by the method of inductively coupled plasma mass-spectrometry using an Elan-9000 ICP mass-spectrometer at the Geoanalitik center of the Institute of Geology and Geochemistry, Ural Branch of RAS.
Results. It was found that, after 2 years of residing in the soil, copper smelting waste slag loses 11% of its mass. The majority of chalcophilic elements are involved in the biogeochemical cycle. The content of zinc, arsenic, cadmium and selenium varies most signfificantly. A difference in the degree of element migration from the “technical sand” to the brown mountain forest soil was observed for 2 forest types and clear-cutting areas. A single surface application of mineral waste (1 kg/m2 ) in autumn did not affect the qualitative composition of the grassy layer of all forest types and clear-cutting areas in the following spring–summer period.
Conclusion. The findings can be of interest for specialists developing new methods for recycling mineral wastes from copper smelters. Future research should analyse the distribution of components migrating from the “technical sand” along the soil profile of forest soils, as well as their involvement in biogeochemical cycles.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.