Исследование физико-химических процессов накопления и миграции химических элементов на горнопромышленных территориях с целью разработки эффективных методов реабилитации

Проект направлен на решение фундаментальной проблемы наук о Земле, связанной с изучением механизмов, процессов, факторов, этапов эволюции системы вода-порода под влиянием природных и техногенных факторов. Целью работы является выявление закономерностей гидрогеохимических процессов в старопромышленных районах горноскладчатого Урала. Состояние гидросферы в зонах техногенного воздействия горнодобывающих предприятий – результат предыдущей хозяйственной деятельности, в т. ч. массового и зачастую неконтролируемого закрытия предприятий горнопромышленного комплекса и других опасных объектов. Несмотря на появление ряда нормативных документов, регулирующих ситуацию в сфере охраны окружающей среды и водных объектов (Федеральный закон «Об охране окружающей среды», от 10.01.2002 N 7-ФЗ, 2020; Правила организации работ по ликвидации накопленного вреда окружающей среде, N 542 от 4 мая 2018 г.; ГОСТ Р 54003–2010), действенные способы выявления и устранения накопленного в прошлом вреда окружающей среде (исторического загрязнения) отсутствуют. Это негативно сказывается на экологической ситуации в старопромышленном Уральском регионе, который долгие годы является ведущим горнопромышленным центром России: по данным Государственного доклада «О состоянии и об охране окружающей среды Свердловской области» около 10% от общего объема загрязняющих веществ поступает в реки на водосборах, где расположены как действующие, так и отработанные рудники. Оригинальность результатов, которые будут получены в ходе реализации Проекта, оценивается литературным поиском, который показывает отсутствие работ, объединенных единым методическим подходом к комплексному анализу содержания, поведения, форм миграции, переноса, накопления, осаждения, сорбции тяжелых металлов в системе «водосбор – горнопромышленный ландшафт – зона окисления (техногенная кора выветривания) – накопитель отходов – подотвальные и подшламовые воды – инактивация - поверхностные и подземные воды – водосбор». Актуальность настоящей работы обусловлена необходимостью развития научно-методических и прикладных основ горнопромышленной гидрогеологии с целью выявления закономерностей преобразования подземной гидросферы при эксплуатации рудников и в постэксплуатационный период и на этой основе обоснования мероприятий, направленных на снижение экологических рисков для окружающей среды. Новизной предлагаемого Проекта является выполнение разномасштабных территориальных исследований в нескольких пространственно-временных масштабах, которые позволят выявить изменчивость химического состава гидросферы в зависимости от стадии освоения месторождения (активная разработка, затухание, консервация): от водосборного бассейна стока горнопромышленной территории и частного водосбора, подвергшегося техногенному преобразованию, до конкретной горной выработки, накопителя отходов, дренирующих растворов, техногенно-индуцированных водных объектов. В единое целое будут интегрированы результаты, полученные на основе использования методов и подходов более частного характера, таких как теоретические и экспериментальные исследования, включая лабораторные, натурные, компьютерное моделирование, проведение оценки сорбционного взаимодействия сорбента с ионами металлов в водных растворах в зависимости от кислотности среды, температуры и др. факторов. Данные по Проекту позволят на основе исследования, анализа и систематизации процессов, формирующих минеральный состав (включая вторичные минералы) техногенной зоны гипергенеза как источника генерации кислых металлоносных вод, предложить пути утилизации и нейтрализации техногенных образований в целях обеспечения экологической безопасности страны, а также развития сырьевой базы за счет вовлечения в переработку твердых и жидких отходов горнодобывающего и металлургического производств.