БИОРЕКУЛЬТИВАЦИЯ КАРБОНАТНЫХ
СУЛЬФИДОСОДЕРЖАЩИХ ОТВАЛОВ

Дудкин Ю.И.
Воронежский госуниверситет

В Центральном Черноземье на горно-промышленные нужды ежегодно изымаются десятки тысяч гектаров земельных угодий, 2/3 из которых приходится на пашню. Взамен им формируются биологически нестабильные, порою враждебные для жизни техногенные пустоши. При биологическом освоении таких ландшафтов, с одной стороны, решается задача земельных ресурсов и получения дополнительной продукции с.-х., с другой - заметным образом снижается бремя антропогенного воздействия на качество окружающей среды.
Особые трудности в ходе рекультивации возникают при биоосвоении токсичных пространств, сложенных сульфидосодержащим материалом вскрышных пород, побочными продуктами производства, отходами обогащения т.д. Причина их вирулентности связана со вторичным засолением, возникшим в ходе окисления сульфидов и синтеза токсичных сульфатов. При этом, в зависимости от минералогического состава щелочных резервов (чаще всего это карбонаты) субстрата, образовавшиеся при окислении сульфидов сульфат-анионы генерируют не только физиологически нейтральную соль гипса, но и фитотоксичные соли сульфата магния. Исходя из сказанного, вероятность засоления техногенных ландшафтов тем больше, чем выше в них содержание сульфидов и чем больше среди карбонатов для магнезита. Таким образом, градации биопригодности карбонатных сульфидосодержащих пород можно получить расчетным путем, беря во внимание: 1 - содержание сульфидов, 2 - величину отношения кальцита к мегнезиту и 3 - зная пороговые концентрации засоления.
Анализы показывают, что в зависимости от фациальных особенностей исходных вскрышных пород доля магнезита в них не превышает 1/4-1/25 часть от всей суммы карбонатов. А вот запасы сульфидов при их полном окислении могут дать столь большое количество сульфат-ионов, что этого в некоторых случаях будет вполне достаточно для синтеза сульфата магния в таких концентрациях, которые могут оказать враждебное действие на фитоценозы. В качестве примера приведем ход определения потенциальной засоленности сульфидсодержащих карбонатных пород. Для этого возьмем породу с содержанием сульфидов около 5% и с отношением кальция к магнию карбонатов, равное 4. Из этого отношения следует, что на образование безобидного гипса пойдет в 4 раза больше сульфат-ионов, чем на образование вредного сульфата магния. Другими словами, одновременно с образованием 1 молекулы сульфата магния будет образовываться 4 молекулы гипса. А всего получается 5 молекул, из которых только 1 токсичная. Следовательно, если разделить общее количество сульфидов на 5, то мы узнаем сколько может образоваться токсичных солей магния по мере полного исчерпания всех сульфидов. Как мы условились, общее содержание сульфидов в породе, взятой для примера, равно 5% или 104 мг-экв на 100 г в пересчете на сульфат-ион. Последнюю величину делим на 5 и получаем содержание будущих токсичных солей магния. Теперь осталось только сравнить полученную от деления величину, а это где-то около 21 мг-экв на 100 г, со шкалой засоления. Так например, сопоставление полученной величины - 21 мг-экв на 100 г - со шкалой засоления по Н.И.Базилевич и Е.И.Панковой показывают, что при окончании замещения сульфидов сульфатами порода может накапливать в своем составе такое количество токсичных солей, которое превысит порог очень сильного засоления, равный 18 мг-экв на 100 г почвы. Следовательно, выбранную для примера породу уже заранее следует считать непригодной для биологического освоения.
Итогом всего сказанного будет следующее правило расчета биопригодности карбонатных сульфидосодержащих вскрышных пород по степени их засоленности. Для определения категории потенциального засоления необходимо отношение карбонатов кальция к магнию этих пород увеличить на единицу. Затем содержание сульфидов разделить на полученную величину и, наконец, получившийся результат деления сравнить с пороговой шкалой сульфатного засоления. Все вычисления следует вести в мг-экв, а концентрацию сульфидов выразить в сульфат-ионах. Для полного учета токсичных сульфат-анионов необходимо принимать во внимание сульфаты натрия и калия. Но поскольку в большинстве случаях анализы обнаруживают эти соли в очень малых количествах, то практическая роль их в засолении карбонатных пород незначительна, что и послужило поводом исключения их из расчета.