На основе геохимического подхода, как ключевого метода в геоэкологии, с привлечением физико-химических методов анализа и экодиагностики проведена оценка почв Иркутской области в зоне техногенных объектов. Выявлены диагностические признаки нарушения естественных свойств почвы до глубины 40 см по профилю на основе макро- и микроморфометрических параметров. Определены содержания тяжелых металлов (ТМ) Pb, Zn, Hg, Сu с превышением нормативов, получены эмпирические корреляционные зависимости ТМ – рН, которые статистически выявили кластеризацию массива данных. Исследованы вклады дополнительных факторов, влияющих на характер такого распределения химических элементов в почвенном слое. Выявлено существенное загрязнение почв сульфатами и возможность реализации ионно-обменного процесса с участием ТМ и с иммобилизацией элементов. Показано, что реакции с сульфатами и влияние pH, обменные процессы ТМ с вовлечением подвижных К и P могут обусловливать характер обнаруженного распределения химических элементов в техногенной почве при многофакторном загрязнении. Однако, для каждого металла эффективность таких видов взаимодействия различна и зависит также от количественного соотношения веществ и характеристик почвенного субстрата, даже в пределах незначительного изменения рН. Двухпараметровые корреляции распределения ТМ в загрязненных сульфатами почвах подтвердили разную степень вовлечения химических элементов в указанные виды взаимодействий. Полученные результаты и выявленные факторы имеют практическое значение и могут быть положены в основу почвенной геоэкологической дифференциации загрязненной территории, а также для определения локальных геохимических полей в зоне техногенеза. Направления перспективных исследований связаны с трехмерным моделированием для более полного изучения причинно-следственных связей геохимических параметров.
На основе геоэкологического и геохимического мониторинга выявлены масштабы загрязнения трех промзон горного производства, расположенных в Иркутской области и Забайкальском крае. Определены ва- ловые содержания и подвижные формы As в почвогрунтах, огарках, кирпиче, отвалах горно-обогатительного производства. Это позволило выявить особенности химического состава техногенных субстратов с целью выбора способа их обезвреживания. Изучена возможность химической иммобилизации подвижных ионных форм As в природных и техногенных объектах посредством обработки щелочными реагентами. При этом выделены твердые нерастворимые осадки, в составе которых по данным рентгенофазового анализа (РФА) зафиксировано образование фармаколита CaHAsO 4 ·2H 2 O, арсената кальция Ca 3 (AsO 4 ) 2 , сегнитита Pb(Fe 3+ ) 3 AsO 4 (AsO 3 OH)(OH) 6 . Формирование новых твердых нерастворимых соединений свидетельствует о химическом связывании (иммобилизации) мышьяксодержащих соединений и о необратимости процесса. Это позволяет предложить эффективный способ фиксации токсикантов для снижения миграции в объектах окру жающей среды посредством закрепления иммобилизированных форм. Проведены эксперименты с использованием золы шлам-лигнинов (накопленные отходы закрытого Байкальского целлюлозно-бумажного комбината) для обезвреживания мышьяксодержащих отходов горно-металлургических производств. Применение модифицированных угольных сорбентов для сорбции остаточных (после обработки щелочным реагентом) содержаний подвижных форм As позволяет достичь снижения его концентраций до ПДК вредных веществ. Наиболее эффективным сорбентом является NoritRO 3520. Результаты имеют большое практическое значение для реализации способа химической иммобилизации подвижных ионных форм As в зонахтехногенеза.
Целью данного исследования являлось получение диагностических признаков и критериев распределения тяжелых металлов в техногенно-нарушенных почвах в зоне промышленных объектов в зависимости от их измененных геохимических свойств, позволяющих закреплять химические элементы в ландшафтах (образование геохимических барьеров). На основе геоэкологической оценки выявлены нарушения буферных свойств почв, что проявляется в изменении ионного состава, защелачивании, повышении pH, сульфатно-хлоридном засолении. Это формирует щелочной барьер на пути распространения тяжелых металлов, например, для Cu, Pb, Zn, N, способствует их аккумуляции и последующей концентрации в слое почвы за счет обменных взаимодействий химических элементов с катионами Na+, K+, Cа2+. Насыщение почвенной среды сульфатами также повышает вероятность закрепления металлов в почвенном слое. Показано, что в техногенно-измененных почвах внутрипрофильная почвенная миграция нефтепродуктов (одного из наиболее распространенных загрязнителей промышленных территорий) и химических элементов происходит до глубины 30-50 см, где формируется техногенный барьер в виде нефтепродуктов на глинистом сорбционном слое. Обнаружена прямая зависимость содержания нефтепродуктов в почве от суммы токсичных сульфатных и хлоридных солей. Совокупность выявленных факторов создает условия для взаимообусловленного фиксирования поступающих на поверхность загрязняющих веществ и химических элементов, в том числе тяжелых металлов, формируя спонтанные техногенно обусловленные геохимические барьеры в зоне промышленных производств. Обнаруженные эффекты являются обоснованием для создания на практике искусственных геохимических барьеров на пути миграции как загрязняющих веществ, так и ценных компонент с целью их последующего извлечения из почв при разработке соответствующего способа извлечения.
