Использование Ряски малой (Lemna minor) в процессе очистки промышленных стоков золоторудных предприятий в бассейне Р. Амур

УДК 574

Использование Ряски малой (Lemna minor) в процессе очистки промышленных стоков золоторудных предприятий в

бассейне р. Амур

Гула К.Е.

Тихоокеанский государственный университет

В статье рассматриваются результаты эксперимента по очистке промышленных вод золотодобывающего предприятия с использованием Ряски малой (Lemna minor) из рода Ряска (Lemna L.) семейства рясковые (Lemnactat

S.F. Gray). Показано, что степень извлечения ею загрязняющих веществ из сточных вод ЗИФ (золотоизвлекательной фабрики) значительно выше по сравнению с химическим методом, используемым на фабрике.

Ключевые слова: очистка, сточные воды, загрязняющие вещества

The use of duckweed (Lemna minor) in the treatment of industrial effluents gold

companies basin. Amur Gula K. E.

Pacific National University

The article discusses the results of the experiment to clean up industrial wastewater gold mining company with duckweed (Lemna minor) of the kind of duckweed (Lemna L.) family of Lemnaceae (Lemnactat SF Gray). It is shown that the degree of extraction of pollutants from its wastewater processing plant (gold recovery plant) significantly higher compared with the chemical method used in the factory.

Keywords: cleaning, , pollutants

В настоящее время в результате интенсивного освоения водных ресурсов горнорудным производством в России в целом и на Дальнем Востоке в частности, произошло ухудшение экологического состояния окружающей среды. В настоящее время обогатительными фабриками значительные объемы промышленных сточных вод сбрасываются в естественные водные бассейны. Современные способы очистки хвостов обогащения и отвалов недостаточно эффективны [1-5]. Проблема утилизации и переработки, а также очистки промышленных сточных вод изучена слабо. Поэтому актуальной оказалась разработка новой технологии, в которой процесс очистки промышленных сточных вод осуществляется с помощью высшей водной растительности. В связи с этим целью исследования явилась разработка метода очистки сточных вод с использованием гидрофитов для обеспечения экологической и социальной безопасности горнорудного производства. 1. Анализ, обобщение и систематизация литературных данных и материалов патентного поиска по

названной проблеме; 2. Изучение гидрофита, как объекта для применения в процессе очистки сточных вод золоторудного предприятия.

Методологической основой исследования явилось учение академика В.И. Вернадского о биосфере и ноосфере [6]. Исследования были проведены на одном из золоторудных предприятий в бассейне реки Амур и в химической лаборатории ИТиГ ДВО РАН. Анализировались: 1.Пробы воды от трех источников: 1) - вода из р. Улченок; 2) - пульпа ЗИФ, до ее обезвреживания;3) - пульпа ЗИФ, после обезвреживания; 2. Ряска малая (Lemna minor) из рода Ряска (Lemna L.), семейства Рясковые (Lemnaceae S.F. Gray).

Рабочим материалом являлась ряска малая (Lemna minor) из рода Ряска (Lemna L.), семейства Рясковые (Lemnaceae S.F. Gray). Ряска была высажена в 3-и резервуара, заполненные: 1) сточными водами золотоизвлекающей фабрики (ЗИФ) горного предприятия; 2) пульпой «до очистки» и пульпой после ёё очистки химическим методом; 3) водой из руч. Улчонок, используемой в процессе работы золотоизвлекательной фабрики. В течение двух месяцев из резервуаров производился отбор проб воды для определения рН, содержания взвешенных веществ, БПК5, концентрации цианидов, роданидов и тяжёлых металлов.

Анализ и обобщение литературных данных [1-5] свидетельствует о том, что гидрофиты благотворно влияют на процессы формирования качества воды.

На горном предприятии извлечение ценного компонента из золоторудного сырья производится с помощью цианистой технологии. Эффективность химического метода, применяемого на ЗИФ для их очистки, не высока [3-4 и др.]. Поэтому нами была предпринята попытка постановки эксперимента с использованием водных растений, а именно: Ряски малой (Lemna minor). (Lemna minor) — многолетнее водное растение, вид

рода Ряска (Lemna) подсемейства Рясковые семейства Ароидные, или Аронниковые (Araceae) [1 ]. Растёт в изобилии в стоячих водоёмах и часто сплошь покрывает их поверхность. Растение произрастает во всех странах с умеренным климатом. Ареал её распространения включает в себя всю Европу, Азию (Западную, Ближний Восток, Кавказ, Среднюю Азию, Китай, север п-ова Индостан), всю Африку и Северную Америку (кроме Мексики). На Российском Дальнем Востоке - на территории Приморья, Приамурья, Сахалина и Камчатки. Вегетативное тело представляет собой округлую или обратнояйцевидную пластинку (щиток) 2—4,5(8) (очень редко до 10) мм длиной, (0,6)2—3(5) (очень редко до 7) мм шириной, с верхней стороны слабовыпуклую или с выдающимся горбовидным шипиком (не более 1 мм по толщине), снизу плоскую, толстоватую, непрозрачную, с тремя (редко четырьмя — пятью) жилками. Пластинки сверху зелёные, блестящие, с некоторыми неясными устьицами вдоль средней линии (устьица у вершины и около кармашка несколько больше, чем между ними), иногда с рассеянными красноватыми пятнами (особенно в течение холодного сезона); с нижней стороны плоские, желтовато- или беловато-зелёные, очень редко с красноватыми пятнами, но намного сильнее, чем сверху; наибольшая воздушная полость редко больше 0,3 мм. Щиток разделён на дистальную, рассечённую жилками, и проксимальную

зоны узлом, от которой отходит тонкий, полупрозрачный и неразветвлённый корень. На узле расположены два почечных кармашка, в которых формируются дочерние особи или соцветия. Цветёт с мая до осени, но редко. Плодоносит очень редко. Цветок состоит из одного пестичного и двух тычиночных цветков, без околоцветника; завязь с одной семяпочкой; столбик 0,1—0,15 мм длиной. Плоды 0,8—1 мм длиной, 0,8—1,1 мм шириной, с крыловидными краями; крыло 0,05—0,1 мм шириной. Семена 0,7—1 мм длиной, 0,4—0,6 мм толщиной, беловатые, с десятью — шестнадцатью заметными рёбрами, остаются внутри плодов после созревания [1]. Размножается ряска малая в основном отростками, которые отделяются от пластинки и становятся самостоятельными растениями. Если растения пострадало от мороза, оно погибает и опускается на дно, но при этом зачатки новых растений не теряют жизнеспособности, перезимовывают на дне и весной всплывают на поверхность воды. Зимует ряска подо льдом, не вмерзая в него и не погибая, перезимовывает с помощью турионов, которые отличаются от вегетативных листецов тем, что меньше размером, содержат больше крахмала и тяжелее воды, почему и опускаются на дно. Так как размножение ряски преимущественно вегетативное, то любая популяция скорее всего будет состоять из клонов одной, первоначальной, особи [1]. Расселяется с помощью птиц, лягушек и тритонов, прилипая к их телу и лапкам. Поедается многими дикими утками. Ряска малая не погибает на открытом воздухе до 22 часов (доказано в опытах Г. Ридли, 1930 год) и за это время может быть перенесена утками на расстояние до 300 км. Разносится также крупным рогатым скотом, лошадьми и человеком, прилипая к их ногам.

Место произрастания используемого нами в эксперименте растения -Пальвинская протока (нижний Амур, Хабаровский край, Николаевский р-н, окрестности пос. Маго).

Известно [2-3], что водные растения (гидрофиты) в водоемах выполняют следующие основные функции: 1. Фильтрационную (способствуют осаждению взвешенных веществ); 2. Поглотительную (поглощают биогенные элементы и некоторые органические вещества); 3. Накопительную (способны накапливать некоторые металлы и трудно разлагаемые органические соединения); 4. Санитарную (обладают бактерицидными свойствами); 5. Окислительную (в процессе фотосинтеза обогащают воду кислородом); 6. Детоксикационную (способны накапливать токсичные вещества и превращать их в не токсичные). Они устойчивы к цианидам. При действии цианидов в концентрации от 1 до 50 мг/л наблюдается интенсивный рост растений и увеличение содержания белка, так как процесс детоксикации имеет своим конечным продуктом аспарагин -незаменимую аминокислоту, играющую роль депо аминогрупп в реакциях переаминирования и биосинтеза белка.

По окончании эксперимента отработанная ряска не только была проанализирована на содержание тяжелых металлов (ТМ), но изучены и выявлены следующие внешние изменения Ряски малой: она утратила свой густой зелёный цвет, приобрела светло-зелённый оттенок, а в пробах с высокой концентрацией загрязняющего вещества (пульпа «до очистки») - буро-зелёный,

бурый, а местами ржавый и даже коричневый оттенки. В тоже время корешки всех растений значительно удлинились вплоть до 5 - 7 сантиметров. В таблице представлено содержание химических элементов в Ряске малой (таблица).

Полученные результаты свидетельствуют о том, что в условиях золоторудного предприятия в процессе очистки сточных вод целесообразно использовать Ряску малую (Lemna minor). Она отличается высокой токсической резистентностью к загрязняющим веществам. Установлено, что степень очистки промышленных вод ЗИФ с использованием Ряски малой высокая и составляет 95 % по сравнению с химическим методом (78 %), используемым на этой золотоизвлекательной фабрике. На основании проведенных исследований даны предложения золоторудному предприятию.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Жмылев П. Ю., Кривохарченко И. С., Щербаков А. В. Семейство рясковые // Биологическая флора Московской области; Вып. 10 / Под ред. В. Н. Павлова, В. Н. Тихомирова. — М.: Изд-во МГУ; изд-во «Аргус», 1995.

2. Клец, А. Н. Нуркеев, С. С. Розвага Р. И. и др., Экологическая оценка биотехнологий по очистке цианистых сточных вод и пульп с использованием методов биотестирования. //Руды и металлы. М. : 1997. №6. - С. 37.

3. Тимофеева С.С., Краева В.З., Меньшикова О.А. Роль высших водных растений в обезвреживании цианидсодержащих вод. //Водные ресурсы. 1985. №6. - С. 1 - 6.

4. Тимофеева С.С., Краева В.З. Способ биологической очистки сточных вод от цианидов. А. с. 709565 СССР, МКИ СО2 5/10.

5. Саксин Б. Г., Крупская Л. Т.. Роль болотных систем в очистке стоков горных предприятий Дальнего Востока //Горный журнал, 2004. № 2. - С.76-78.

6. Вернадский В.В. Биосфера. М.: Мысль, 1967. 287.с.

Место отбора пробы Химические элементы

Na Ni P Pb S Sb Se Si Sr Ti V Zn Zr Ag Na

Озеро 9250,391 0 3654,787 0,485 1550,134 1,386 0 100,948 30,877 0 0,387 17,014 0,082 0,222 9250,391

Улчонок 2163,211 12,805 795,664 8,541 1187,279 3,058 2,536 212,591 128,052 0,548 1,281 35,681 0,102 0,679 2163,211

Пульпа после очистки 2562,681 2,397 522,182 35,960 1598,234 2,632 0,304 285,203 77,018 0,973 2,576 41,747 0,150 0,823 2562,681

Пульпа до очистки 4518,148 0,883 1197,688 4,972 1564,945 0 0 181,736 69,160 5,402 2,259 23,474 0,155 0,221 4518,148

Место отбора пробы Химические элементы

Al As Ba Ca Cd Co Cr Cu Fe K La Li Mg Mn Mo

Озеро 58,981 0 6,944 5255,331 0 0,925 1,400 3,327 1120,381 8065,376 0,101 0 1890,407 1323,285 0,825

Улчонок 699,935 1,147 1,147 6216,122 0,269 0,710 0,971 2275,101 1191,009 735,989 1,355 0,118 247,402 263,564 0,747

Пульпа после очистки 1056,765 2,880 0 9355,194 0 1,805 2,122 195,646 1680,904 1804,905 1,708 0,310 464,315 434,004 12,331

Пульпа до очистки 1829,976 0,888 0 6991,771 0 1,257 1,730 8,809 1590,186 5149,175 2,297 1,124 1804,735 559,089 0,716

УДК 574 № специальности ВАК РФ 080005

Название статьи «Применение Ряски малой (Lemna minor) в процессе очистки промышленных стоков золоторудных предприятий бассейне р.

Амур

Авторы: аспирант ТОГУ Гула К.Е.

Рецензент Крупская Людмила Тимофеевна, доктор биологических наук наук, профессор ТОГУ, ecologiya2010@yandex.ru

№ п/п Наименование оценки Оценка Примечание

1 Степень соответствия содержания рукописи тематике ЭНЖ 4 Статья соответствует тематике ЭНЖ

2 Актуальность б Актуальна в связи с недостаточной эффективностью современных способов очистки сточных вод золоторудных предприятий на Дальнем Востоке

3 Научный уровень б Высокий научный уровень

4 Практическая ценность б Результаты исследования целесообразно рекомендовать горному предприятию

Проблема очистки промышленных сточных вод на золоторудных предприятиях Дальнего Востока изучена очень слабо. Поэтому актуальной является разработка новой технологии, в которой процесс очистки промышленных сточных вод осуществляется с помощью высшей водной растительности. В статье представлены результаты эксперимента по очистке

промышленных вод золотодобывающего предприятия с использованием Ряски малой (Lemna minor) из рода Ряска (Lemna L.) семейства рясковые (Lemnactat

S.F. Gray). Показано, что степень извлечения тяжелых металлов из сточных вод ЗИФ (золотоизвлекательной фабрики) значительно выше и составляет 95 % по сравнению с химическим методом (78 %), используемым на фабрике. Статья может быть опубликована

Рецензент - д.б.н., проф., «Заслуженный эколог РФ»

Л.Т. Крупская