«Жизнь Земли» — междисциплинарный научно-практический журнал
Перейти в оглавление выпуска:
Выпуск T. 47 № 2
Go to the issue table of contents:
Выпуск T. 47 № 2

Данные статьи

Description

DOI

10.29003/m4690.0514-7468.2020_47_2/215-229

Авторы:

Authors:

Башкин В.Н., Васильева Г.К.

Ключевые слова:

Keywords:

углеотвалы, Донбасс, рекультивация, сорбенты, биогеохимическая технология.

Скачать pdf статьи:

Download the article:

Ссылка для цитирования:

For citation:

Башкин В.Н., Васильева Г.К. Рекультивация углеотвалов Донбасса с помощью биогеохимической технологии // Жизнь Земли. 2025. Т. 47, № 2. С. 215–229. DOI: 10.29003/m4690.0514-7468.2020_47_2/215-229.

Рекультивация углеотвалов Донбасса с помощью биогеохимической технологии

В связи с большим объёмом угледобычи в РФ и других странах существует серьёзная проблема образования терриконов из углеотвалов, представляющих значительную угрозу для окружающей среды прилегающих территорий. Один из таких районов – Донецкий угольный бассейн площадью более 60 тыс. км2. Целью исследований является разработка биогеохимической технологии рекультивации углеотвалов Донбасса, основанной на проведении фиторекультивации на фоне различных добавок. В экспериментах использовали образцы почвогрунта, отобранного из верхнего слоя террикона шахты Аютинская Донецкого угольного бассейна, а также зонального чернозёма обыкновенного. В качестве добавок использовали биочар из древесины и другие сорбенты, в т. ч. минеральные (диатомит и вермикулит) и органические (торф кислый и нейтрализованный), а также чернозём обыкновенный и карьерный песок – чистый и с добавками биогумуса. Все добавки оказывали положительное действие на рост зелёной массы засухоустойчивого газона, измеренной в ходе 3-х укосов в течение вегетационного сезона 2024 г. Наилучшие результаты получены при внесении торфа нейтрализованного и чернозёма в дозах 25 %, а также карьерного песка в дозах 25 и 50 % с добавками биогумуса.

Список литературы

  1. Алексеева Т.П., Бурмистрова Т.И., Сысоева Л.Н., Трунова Н.М., Середина В.П. Технология рекультивации почв угольного отвала с использованием торфяных препаратов // Экология и промышленность России. 2016. Т. 20, № 11. С. 39–43.
  2. Бауэр Т.В., Барахов А.В., Минкина Т.М., Лацынник Е.С. Оценка степени загрязнения почв техногенных ландшафтов в зоне влияния терриконов угольных шахт Ростовской области // Природа и общество: интеграционные процессы: материалы международной научно-практической конф. «Пятые ландшафтно-экологические чтения, посвящённые Г.Е. Гришанкову». Севастополь, 2022. С. 212–217.
  3. Бурачевская М.В., Минкина Т.М., Бауэр Т.В., Лобзенко И.П., Северина В.И. Влияние биочара из отходов сельского хозяйства на изменение рH почвы при поглощении тяжёлых металлов // Актуальная биотехнология. 2021. Т. 1 (35). С. 208.
  4. Кизилов О.А., Байкин Ю.Л., Овчинников П.Ю. Применение минеральных сорбентов при загрязнении почв тяжёлыми металлами // Вестник биотехнологии. 2017. № 1 (11). С. 16–18.
  5. Крупская Л.Т., Голубев Д.А., Растанина Н.К., Филатова М.Ю. Рекультивация поверхности хвостохранилища закрытого горного предприятия Приморского края с использованием биоремедиации // Горный инф.-аналит. бюлл. 2019. № 9. С. 138–148. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-09-0-138-148.
  6. Минкина Т.М., Минин Н.С., Колесников С.И., Горовцов А.В., Чистяков В.А. Оценка фитотоксичности чернозёма обыкновенного при применении Bacillus sp. и биочара для стимуляции разложения пожнивных остатков озимой пшеницы (Triticum aestivum L.) // Агрохимия. 2023. № 5. С. 60–69.
  7. Неведров Н.П. Способ иммобилизации свинца в загрязнённых почвах. Патент РФ 2655215C1. 2017.
  8. Петункина Л.О., Заушинцена А.В., Шатилов Д.И. Оптимальные соотношения рекультиваторов для целевого использования на угледобывающем предприятии // Экологические проблемы промышленно развитых и ресурсных регионов: пути решения. Кемерово: Кузбасский гос. технич. ун-т им. Т.Ф. Горбачева, 2016. С. 38–49.
  9. Попова Ю.А. Детоксикация антропогенно-нагруженных территорий, загрязнённых полициклическими ароматическими углеводородами и тяжёлыми металлами, с последующим использованием под строительство. Автореф. дисс. к.техн.н. Ростов-на-Дону, 2006. 24 с.
  10. Пуликова Е.П., Горовцов А.В., Невидомская Д.Г., Казарян К.А., Минкина Т.М. Влияние хелатирующих агентов на процессы денитрификации в почвах степных ландшафтов районов угледобычи восточного Донбасса // Мониторинг, охрана и восстановление почвенных экосистем в условиях антропогенной нагрузки. Ростов-на-Дону–Таганрог, 2022. С. 238–243.
  11. Adnan M., Shah Z., Sharif M., Rahman H. Liming induces carbon dioxide (CO2) emission in PSB inoculated alkaline soil supplemented with different phosphorus sources // Environ. Sci. Pollut. Res. 2018. V. 25. Р. 9501–9509.
  12. Amonette J.E., Jospeh S. Characteristics of biochar: microchemical properties // Biochar for Environ. Management Sci. and Technology. London: Earthscan, 2009. P. 33–43.
  13. Bauer T., Minkina T., Mandzhieva S., Burachevskaya M., Zharkova M. Biochar application to detoxification of the heavy metal-contaminated fluvisols // Environ. Sci. Chemistry, Materials Science. 2020. DOI:10.1051/e3sconf/202017509009.
  14. Bech J., Duran P., Roca N., Poma W., Sánchez I., Roca-Pérez L., Boluda R., Barceló J., Poschenrieder C. Accumulation of Pb and Zn in Bidens triplinervia and Senecio sp. spontaneous species from mine spoils in Peru and their potential use in phytoremediation // J. Geochem. Explor. 2012. V. 123. P. 109–113.
  15. Benoit P. Energy and development in a changing world: a framework for the 21st century // Center of Global Energy Policy at Columbia (https://www. energypolicy.columbia.edu/).
  16. Chandra S., Medha I., Tiwari A.K. The role of modified biochar for the remediation of coal mining-impacted contaminated soil: a review // Sustainability. 2023. V. 15, 3973. DOI: 10.3390/su15053973.
  17. Drozdova M.Yu., Pozdnyakova A.V., Osintseva M.A., Burova N.V., Minina V.I. The microorganism-plant system for remediation of soil exposed to coal mining // Foods and Raw Materials. 2021. V. 9 (2). P. 406–418. DOI: 10.21603/2308-4057-2021-2-406-418.
  18. Friedlingstein P., O’Sullivan M., Jones M.W., et al. Global Carbon Budget 2024 // Earth Syst. Sci. Data. 2025. V. 17. Р. 965–1039. DOI: 10.5194/essd-17-965-2025.
  19. Jambhulkar H.P., Kumar M.S. Eco-restoration approach for mine spoil overburden dump through biotechnological route // Environ. Monit. Assess. 2019. V. 191. P. 772.
  20. Kelly C. N., Peltz C. D., Stanton M., Rutherford D. W., Rostad C. E. Biochar application to hardrock mine tailings: soil quality, microbial activity, and toxic element sorption // Appl. Geochem. 2014. V. 43. P. 35–48. DOI: 10.1016/j.apgeochem.2014.02.003.
  21. Maiti S.K. Ecorestoration of the coalmine degraded lands. Berlin/Heidelberg (Germany): Springer Sci. & Business Media, 2012. ISBN 9788578110796.
  22. Mossa A.W., Bailey E.H., Usman A.; Young S.D., Crout N.M.J. The Impact of long-term biosolids application (>100 years) on soil metal dynamics // Sci. Total Environ. 2020. V. 720. 137441.
  23. Pajak M., Błonska E., Szostak M., Gasiorek M., Pietrzykowski M., Urban O., Derbis P. Restoration of vegetation in relation to soil properties of spoil heap heavily contaminated with heavy metals // Water. Air. Soil Pollut. 2018. V. 229. P. 392–402.
  24. Pandey V.C., Singh N. Impact of fly ash incorporation in soil systems // Agric. Ecosyst. Environ. 2010. V. 136. P. 16–27.
  25. Prasad M.N.V., de Campos Favas P.J., Maiti S.K. Fly Ash and lime-stabilized biosolid mixtures in mine spoil reclamation // Bio-Geotechnologies for Mine Site Rehabilitation. Amsterdam (The Ne­therlands): Elsevier, 2018. P. 159–180.
  26. Qu J., Tian X., Zhang X., Yao J., Xue J., Li K., Zhang B., Wang L., Zhang Y. Free radicals-triggered reductive and oxidative degradation of highly chlorinated compounds via regulation of heat-activated persulfate by low-molecular-weight organic acids // Appl. Catal. Environ. 2022. V. 310. 121359.
  27. Zhu W., Wang J., Wu D., Li X., Luo Y., Han C., Ma W., He S. Investigating the heavy metal adsorption of mesoporous silica materials prepared by microwave synthesis // Nanoscale Research Letters. 2017. V. 12 (1). P. 1–9. DOI: 10.1186/s11671-017-2070-4.
  28. Zimmerman A.R., Gao B., Ahn M.Y. Positive and negative carbon mineralization priming effects among a variety of biochar amended soils // Soil Biology and Biochemistry. 2011. V. 43. P. 1169–1179.
  29. WEC. World Energy Resources 2016. WEC: Milwaukee, WI, USA. 2016. 345 p.

References

  1. Алексеева Т.П., Бурмистрова Т.И., Сысоева Л.Н., Трунова Н.М., Середина В.П. Технология рекультивации почв угольного отвала с использованием торфяных препаратов // Экология и промышленность России. 2016. Т. 20, № 11. С. 39–43.
  2. Бауэр Т.В., Барахов А.В., Минкина Т.М., Лацынник Е.С. Оценка степени загрязнения почв техногенных ландшафтов в зоне влияния терриконов угольных шахт Ростовской области // Природа и общество: интеграционные процессы: материалы международной научно-практической конф. «Пятые ландшафтно-экологические чтения, посвящённые Г.Е. Гришанкову». Севастополь, 2022. С. 212–217.
  3. Бурачевская М.В., Минкина Т.М., Бауэр Т.В., Лобзенко И.П., Северина В.И. Влияние биочара из отходов сельского хозяйства на изменение рH почвы при поглощении тяжёлых металлов // Актуальная биотехнология. 2021. Т. 1 (35). С. 208.
  4. Кизилов О.А., Байкин Ю.Л., Овчинников П.Ю. Применение минеральных сорбентов при загрязнении почв тяжёлыми металлами // Вестник биотехнологии. 2017. № 1 (11). С. 16–18.
  5. Крупская Л.Т., Голубев Д.А., Растанина Н.К., Филатова М.Ю. Рекультивация поверхности хвостохранилища закрытого горного предприятия Приморского края с использованием биоремедиации // Горный инф.-аналит. бюлл. 2019. № 9. С. 138–148. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-09-0-138-148.
  6. Минкина Т.М., Минин Н.С., Колесников С.И., Горовцов А.В., Чистяков В.А. Оценка фитотоксичности чернозёма обыкновенного при применении Bacillus sp. и биочара для стимуляции разложения пожнивных остатков озимой пшеницы (Triticum aestivum L.) // Агрохимия. 2023. № 5. С. 60–69.
  7. Неведров Н.П. Способ иммобилизации свинца в загрязнённых почвах. Патент РФ 2655215C1. 2017.
  8. Петункина Л.О., Заушинцена А.В., Шатилов Д.И. Оптимальные соотношения рекультиваторов для целевого использования на угледобывающем предприятии // Экологические проблемы промышленно развитых и ресурсных регионов: пути решения. Кемерово: Кузбасский гос. технич. ун-т им. Т.Ф. Горбачева, 2016. С. 38–49.
  9. Попова Ю.А. Детоксикация антропогенно-нагруженных территорий, загрязнённых полициклическими ароматическими углеводородами и тяжёлыми металлами, с последующим использованием под строительство. Автореф. дисс. к.техн.н. Ростов-на-Дону, 2006. 24 с.
  10. Пуликова Е.П., Горовцов А.В., Невидомская Д.Г., Казарян К.А., Минкина Т.М. Влияние хелатирующих агентов на процессы денитрификации в почвах степных ландшафтов районов угледобычи восточного Донбасса // Мониторинг, охрана и восстановление почвенных экосистем в условиях антропогенной нагрузки. Ростов-на-Дону–Таганрог, 2022. С. 238–243.
  11. Adnan M., Shah Z., Sharif M., Rahman H. Liming induces carbon dioxide (CO2) emission in PSB inoculated alkaline soil supplemented with different phosphorus sources // Environ. Sci. Pollut. Res. 2018. V. 25. Р. 9501–9509.
  12. Amonette J.E., Jospeh S. Characteristics of biochar: microchemical properties // Biochar for Environ. Management Sci. and Technology. London: Earthscan, 2009. P. 33–43.
  13. Bauer T., Minkina T., Mandzhieva S., Burachevskaya M., Zharkova M. Biochar application to detoxification of the heavy metal-contaminated fluvisols // Environ. Sci. Chemistry, Materials Science. 2020. DOI:10.1051/e3sconf/202017509009.
  14. Bech J., Duran P., Roca N., Poma W., Sánchez I., Roca-Pérez L., Boluda R., Barceló J., Poschenrieder C. Accumulation of Pb and Zn in Bidens triplinervia and Senecio sp. spontaneous species from mine spoils in Peru and their potential use in phytoremediation // J. Geochem. Explor. 2012. V. 123. P. 109–113.
  15. Benoit P. Energy and development in a changing world: a framework for the 21st century // Center of Global Energy Policy at Columbia (https://www. energypolicy.columbia.edu/).
  16. Chandra S., Medha I., Tiwari A.K. The role of modified biochar for the remediation of coal mining-impacted contaminated soil: a review // Sustainability. 2023. V. 15, 3973. DOI: 10.3390/su15053973.
  17. Drozdova M.Yu., Pozdnyakova A.V., Osintseva M.A., Burova N.V., Minina V.I. The microorganism-plant system for remediation of soil exposed to coal mining // Foods and Raw Materials. 2021. V. 9 (2). P. 406–418. DOI: 10.21603/2308-4057-2021-2-406-418.
  18. Friedlingstein P., O’Sullivan M., Jones M.W., et al. Global Carbon Budget 2024 // Earth Syst. Sci. Data. 2025. V. 17. Р. 965–1039. DOI: 10.5194/essd-17-965-2025.
  19. Jambhulkar H.P., Kumar M.S. Eco-restoration approach for mine spoil overburden dump through biotechnological route // Environ. Monit. Assess. 2019. V. 191. P. 772.
  20. Kelly C. N., Peltz C. D., Stanton M., Rutherford D. W., Rostad C. E. Biochar application to hardrock mine tailings: soil quality, microbial activity, and toxic element sorption // Appl. Geochem. 2014. V. 43. P. 35–48. DOI: 10.1016/j.apgeochem.2014.02.003.
  21. Maiti S.K. Ecorestoration of the coalmine degraded lands. Berlin/Heidelberg (Germany): Springer Sci. & Business Media, 2012. ISBN 9788578110796.
  22. Mossa A.W., Bailey E.H., Usman A.; Young S.D., Crout N.M.J. The Impact of long-term biosolids application (>100 years) on soil metal dynamics // Sci. Total Environ. 2020. V. 720. 137441.
  23. Pajak M., Błonska E., Szostak M., Gasiorek M., Pietrzykowski M., Urban O., Derbis P. Restoration of vegetation in relation to soil properties of spoil heap heavily contaminated with heavy metals // Water. Air. Soil Pollut. 2018. V. 229. P. 392–402.
  24. Pandey V.C., Singh N. Impact of fly ash incorporation in soil systems // Agric. Ecosyst. Environ. 2010. V. 136. P. 16–27.
  25. Prasad M.N.V., de Campos Favas P.J., Maiti S.K. Fly Ash and lime-stabilized biosolid mixtures in mine spoil reclamation // Bio-Geotechnologies for Mine Site Rehabilitation. Amsterdam (The Ne­therlands): Elsevier, 2018. P. 159–180.
  26. Qu J., Tian X., Zhang X., Yao J., Xue J., Li K., Zhang B., Wang L., Zhang Y. Free radicals-triggered reductive and oxidative degradation of highly chlorinated compounds via regulation of heat-activated persulfate by low-molecular-weight organic acids // Appl. Catal. Environ. 2022. V. 310. 121359.
  27. Zhu W., Wang J., Wu D., Li X., Luo Y., Han C., Ma W., He S. Investigating the heavy metal adsorption of mesoporous silica materials prepared by microwave synthesis // Nanoscale Research Letters. 2017. V. 12 (1). P. 1–9. DOI: 10.1186/s11671-017-2070-4.
  28. Zimmerman A.R., Gao B., Ahn M.Y. Positive and negative carbon mineralization priming effects among a variety of biochar amended soils // Soil Biology and Biochemistry. 2011. V. 43. P. 1169–1179.
  29. WEC. World Energy Resources 2016. WEC: Milwaukee, WI, USA. 2016. 345 p.