Рекултивация на нарушени екосистеми и оползотворяване на полезни компоненти

102. Groudev, S.N., Nicolova, M.V.and Spasova, I.I., Application of organic matter for bioremediation of a copper ore dump, The International Scientific Symposium “Universitaria Ropet 2001”, University of Petrosani, Petrosani, Romania, 18 – 20 October, 2001

Експериментално насипище състоящо се от извънбалансова богата на пирит медна руда беше третирано за предотвратяване генерирането на кисели дренажни води и за улесняване на процеса на рекултивация. Предварителни лабораторни експерименти показаха, че много ефикасно третиране се получава при добавяне на натрошен варовик, органични отпадъци и покриване с глина с цел инхибиране генерирането на киселина в горните рудни пластове и изолиране от околната среда. Съгласно резултатите от тези експерименти, натрошен варовик и смес от органични субстрати (отработен гъбен компост, силаж и разстителни отпадъци) бяха добавени към рудната маса. Повърхността на насипището беше покрита с глинест слой с мощност 15 – 20 cm, за да се инхибира проникването на дъждовна вода и въздух в насипището. Накрая почвен пласт с мощност 0.5 m беше положен върху глинаната и беше засят с бобови растения. Горепосочените добавки причиниха дълбоки изменения на някои основни екологични фактори в насипището и в състава на местната микрофлора. Числеността и активността на сулфид окисляващите хемолитотрофни бактерии беше понижена до голяма степен. След края на третирането (от септември 1996 – до октомври 1998) количеството дъждовна вода проникваща в насипището и преминаваща през рудната маса беше незначително. Освен това концентрациите на токсични тежки метали, сулфати или други замърсители, по-високи от допустимите нива, не бяха установени в изтичащите от насипището дренажни води.

103. Groudev, S.N., Mitrov, T., Nicolova, M.V., Spasova, I.I., Komnitsas, K. and Paspaliaris, I., Generation of acid drainage in an uranium ore deposit, In: Proceedings of the International Scientific Session “Management of Natural and Technogenic risks”, University of Mining and Geology – Sofia, Sofia, Bulgaria, 4 – 8 June, 2001, pp. 77 – 80.

Минните операции в урановото находище Курило бяха прикличени в 1990 година, но от това време находището е постоянен източник на кисели дренажни води. Тези води са с ниско рН (обикновено в границите от 2 – 3) и съдържат уран, радий, някои токсични тежки метали, арсен и сулфати като главни замърсители. Концентрациите на тези замърсители са обикновено 2 – 5 пъти по-високи от съответните позволени нива. Водите се генерират в резултат на бактериалното окисление на остатъчните количества пирит, други сулфиди и уранови минерали в изоставените открити и подземни минни разработки, както и в някои насипища, състоящи се от скална маса и бедни руди. Някои данни относно генерирането на кисели дренажни води след дъжд в такова насипище са показани в тази публикация. Установено беше, че насипището беше обитавано от разнообразна микрофлора, в която различни хемолитотрофни бактерии бяха преобладаващите микроорганизми. Установено беше и влиянието на някои съществени екологични фактори като рН, температура и съдържания на вода, кислород и хранителни вещества в насипището върху микробната активност.

104. Groudev, S.N., Nicolova, M.V., Spasova, I.I., Komnitsas, K. and Paspaliaris, I., Prevention of acid drainage from mining wastes from a uranium deposit, In: Proceedings of the 34^th International October Conference on Mining and Metallurgy, pp. 258-263, Bor Lake, Yugoslavia, 30 September-3 October 2002.

105. Nicolova, M.N., Groudev, S.N. and Mitrov, T.D., Prevention of acid drainage in a dump consisting of a low-grade uranium ore, In: X Balkan Mineral Processing Congress, Varna, 25 – 20 June, 2003

Насипище, състоящо се от около 5000 тона богата на пирит бедна уранова руда и минни отпадъци, беше, след дъжд, източник на кисели дренажни води. Тези води бяха с ниско рН (обикновено в обсега около 2.5 – 4) и съдържаха уран, радий, редица тежки метали (желязо, манган, мед, цинк, кадмий, олово, никел, кобалт), арсен и сулфати, обикновено в концентрации 2 – 10 пъти по-високи от съответните допустими нива за води, предназначени за използване в земеделието и/или промишлеността. Наличието на тези замърсители в и изтичащите от насипището води беше свързано с окислителната активност на ацидофилните хемолитотрофни бактерии, обитаващи насипището. Тази активност зависеше от някои съществени екологични фактори като рН, температура и съдържание на вода, кислород и хранителни вещества в насипището. Лабораторни експерименти, проведени в лизиметни, съдъжащи руда натрошена до минус 10 mm, разкриха, че растежа и активността на горепосочените бактерии могат да бъдат инхибирани чрез подходящи изменения в нивата на някои от тези фактори. Добавянето на алкализиращи агенти (главно натрошен варовик) към насипището за повишаване на рН до около неутралния пункт, както и на биологично разградими органични субстрати за стимулиране на растежа на хетеротрофните микроорганизми, беше подходящ начин за да се инхибират ацидофилните хемолитотрофи и да се предотврати генерирането на кисели дренажи.

106. Nicolova, M.V., Groudev, S.N., Spasova, I.I. and Mitrov T.D., Generation and prevention of acid drainage from a polymetallic sulphide ore, The 9^th Scientific Conference, with International Participation, University of Targu-Jiu, Romania, November 5 - 6, 2004.

Богата на пирит полиметална руда беше излужена в лабораторни условия чрез смесени култури на ацидофилни хемолитотрофни бактерии. Излугването беше проведено в пластмасови колони всяка от които съдържаше по 10 kg руда. Рудата беше натрошена до минус 10 mm и се характеризираше с отрицателен чист неутрализационен потенциал (минус 245 kg СаСО₃/t). По време на излугването бяха генерирани силно кисели дренажни води (с рН в областта от 2.1 – 2.4). Водите съдържаха редица тежки метали (Cu, Zn, Cd, Pb, Ni, Co, Fe, Mn), радионуклиди (U, RA), As и сулфати в концентрации по-високи от съответните допустими нива за води предназначени за използване в земеделието и/или промишлеността. Генерирането на такива води беше ефикасно прекратено чрез добавяне на натрошен варовик (приблизително 97% СаСО₃) и различни биологично разградими субстрати (говежди тор, разтителен компост, силаж, слама) към колоните.

107. Spasova, I.I., Veglio, F., Nicolova, M.V. and Groudev, S.N., Generation and prevention of acid drainage from a polymetallic sulphide ore, The 36^th International October Conference on Mining and Metallurgy, pp. 605 – 610, Bor, Serbia and Montenegro, 29 September - 2 October, 2004.

Богата на пирит полиметална руда беше излужена в лабораторни условия чрез смесени култури на ацидофилни хемолитотрофни бактерии. Кисели дренажни води замърсени с редица тежки метали (Cu, Zn, Pb, Mn, Fe) As и сулфати бяха генерирани в резултат на това третиране. Този процес беше ефикасно инхибиран чрез подходящи промени в нивата на някои съществени екологични фактори (рН и съдържание на биологично разградими органични субстрати), които създадоха неблагоприятни условия за разстежа и активността на ацидофилните хемолитотрофи.

108. Nikolova, M.V., Spasova, I.I. and Groudev, S.N., Prevention of acid drainage in a uranium deposit, In: Safety and Security Engineering, C.A. Brebbia, T. Bucciarelli, F. Garzia and M. Guarascio eds., pp. 665-673, WIT press, Southampton, 2005.

Урановото находище Курило, разположено в западна България е интензивен източник на кисели дренажни води. Тези води имат рН в областта от 2.5 – 4.0 и съдържат радионуклиди (уран и радий) тежки метали (главно желязо, манган, мед, цинк, кадмий) арсен и сулфати в концентрации обикновено много по-високи от съответните допустими нива, предназначени за използване в земеделието и/или промишлеността. Генерирането на кисели води е свързано с активността на местните ацидофилни хемолитотрофни бактерии, които окисляват пирита и другите сулфидни минерали в находището. В периода 2000 – 2003 г. бяха проведени експерименти за инхибиране на тези бактерии и за предотвратяване генерирането на кисели дренажни води в насипище, състоящо се от минни отпадъци с високо съдържание на пирит. Инхибирането беше ефикасно постигнато чрез подходящи промени в нивата на някои съществени екологични фактори (рН и съдържание на молекулен О₂ и биологично разградими органични субстрати), които създадоха условия неблагоприятни за разстежа и активността на ацидофилните хемолитотрофи.

109. Groudev, S.N., Spasova, I.I., Nicolova, M.V. and Georgiev, P.S., Generation of polluted waters from mining wastes in a uranium deposit, In: Polish Journal of Microbiology, vol.54, suppl.7-11, 2005.

110. Groudev, S.N., Nicolova, M.V., Spasova, I.I., and Georgiev, P.S., Remediation of sediments from a natural wetland in a uranium deposit, In: 3^rd International Conference on Remediation of Contaminated Sediments, eds. R. Olfenbuttel and P. White, Battelle Press, Columbus, Ohio), New Orleans, Louisiana, January 24-27, 2005.

Утайки от естествено мочурище разположено в ураново находище бяха механично премахнати и бяха използвани за третиране на кисели дренажни води за период от около пет години. Водите имаха рН в диапазона от 2,5 до 4 и съдържаха радионуклиди (уран, радий), тежки метали (предимно желязо, манган, мед, цинк, кадмий, олово), арсен и сулфати в концентрации, обикновено много по-високи от съответните допустимите нива за водите, предназначени за използване в селското стопанство и промишлеността. Тези замърсители се утаяваха в мочурището под различни форми (основно като сулфиди, но също и като хидроксиди, оксиди и абсорбирани йони). Лабораторните експерименти показаха, че различни местни микроорганизми са в състояние да извличат замърсителите от утайките, както при аеробни така и при анаеробни условия. Полеви експерименти обаче показаха, че излугването на насипище състоящо се от утайки и запечатано от многопластова покривка, включваща горен почвен слой, беше незначително през две годишен период от началото на запечатването.

111. Groudev, S.N., Nicolova, M.V., Georgiev, P.S., Spasova, I.I. and Diels, I., Use of pretreated sewage sludge in a permeable reactive barrier for treatment of acid mine drainage, In: Proceedings of the First Balkan Mining Congress, Varna, 13–17 September 2005, pp. 312–318.

112. Groudev, S., Spasova, I. Nicolova, M., Generation and Prevention of acid drainage waters, Leonardo da Vinci Programme, Project (MinBioRest), v. II, Generation, prevention and treatment of drainage waters, pp. 60 – 122, Sofia, 2005.

113. Георгиев, П., М. Николова, С. Браткова, А. Ангелов и И. Спасова. 2005. Затворените мини не са безопасни. Екосвят, 1, стр. 48-50.

114. Groudev, S.N., Georgiev, P.S., Spasova, I.I., and Nicolova, M.V., Sediments in a natural wetland used to treat acid drainage waters in a uranium deposit, In: 2^nd Annual Meeting of the Society of Wetland Scientist-Europe, Trebon, Czech Republic, May 30 – June 3, 2007, pp. 60-61.

115. Groudev, S.N., Spasova, I.I., Georgiev, P.S., and Nicolova, M.V., Remediation of environment in the post-mining areas in the Balkan Countries, In: Proc. 39^th International October Conference on Mining and Metallurgy, eds. R. Stanojlovic and J. Sokolovic, 07-10 October 2007, Sokobanya, Serbia, pp. 3-17.

Повечето балкански страни, независимо от известен спад, все още се характеризират с интензивна минна и преработвателна индустрия. Тези дейност обикновено оказва силно отрицателно въздействие върху околната среда. В публикацията се прави преглед на дейностите, осъществавани в някои от тези страни, с цел предотвратяване и въстановяване на уврежданията на околната среда, причинени от минното дело и преработването на минералните суровини. Особено внимание е отделено на най-ефикасните и широко прилагани технологии, използвани за предоствратяване замърсяването на въздуха и третирането на киселите руднични води, третирането на замърсени почви, възстановяването на ландшафтите след минни работи, както и оползотворяване на отпадъците от минната дейност и преработването на минералните суровини.

116. Nicolova, M., Spasova, I. and Groudev, S., Prevention of the generation of acid drainage from mining wastes from a copper mine, In: INCD ECOIND – Simpozion International – SIMI 2009 :Mediul Industia”, pp. 183-188, 2009.

Насипище, състоящо се от 6 тона богати на пирит минни отпадъци от отвалите при меден рудник Влайков връх, България, беше използвано за експерименти за генериране и предотвратяване на кисели дренажни води. Насипището беше обитавано от богата общност на ацидофилни хемолитотрофни бактерии и след оросяване с вода представляваше голям източник на дренажни води с ниско рН (в границите от 2.3 – 3.5) и замърсени с тежки метали, главно (желязо, мед, манган, цинк, кадмий) и сулфати. Генерирането на такива води беше инхибирано чрез добавяне на смес от твърди биологично разградими субстрати (говежди тор, разстителен компост, слама) и натрошен варовик добавени към насипището и образуващи богата на органика анаеробна зона със слабо алкално рН в горната си част. Тази нова система беше обитавана от микробно съобщество състоящо се главно от сулфатредуциращи бактерии и други метаболитно свързани помежду им микроорганизми и беше неподходящо за ацидофилните хемолитотрофни бактерии.

117. Nicolova, M.V., Spasova, I.I., Georgiev, P.S. and Groudev, S.N., Generation and Prevention of acid drainage from mining wastes in a uranium deposit, In: 6^th International Conference: Uranium, Mining and Hydrogeology, Freiberg, Germany 2011.

Богато на пирит насипище от минни отпадъци разположено в урановото находище Курило, България, беше източник на кисели дренажни води след естествени валежи. Генерирането на тези води беше свързано с активността на местните хемолитотрофни бактерии, които окисляваха пирита, другите сулфиди и U⁴⁺ съдържащи се в минните отпадъци. Различни варианти на покрития с алкално или неутрално рН и съдържащи биологично разградими органични субстрати бяха конструирани на повърхността и горните пластове на насипището и бяха тестирани за способността им да предотвратяват генерирането на кисели дренажни води.

118. Nicolova, M.V., Spasova, I.I., Georgiev, P.S. and Groudev, S.N., Prevention of the acid drainage from a heap of mining wastes in a uranium deposit by inhibiting the indigenous acidophilic chemolithotrophic bacteria, In: XIV Balkan Mineral Processing Congress, June 14 – 16, Tuzla, Bosnia and Herzegovina, pp.742 – 746, 2011.

Насипище състоящо се от около 14 t минни отпадъци в урановото находище Курило, България, беше място на спонтанно бактериално излугване, което след дъжд водеше до генериране на кисели дренажни води с рН от 2.0 – 3.5 и замърсени с радионуклиди, тежки метали, арсен и сулфати. Генерирането на такива води беше инхибирано чрез добавянето на смес от твърди биологично разградими органични субстрати (говежди тор, слама, компост) и натрошен варовик за образуване на богата на органика зона, със слабо алкално рН в горната част на насипището. Тази нова екосистема беше обитавана от микробно съобщество състоящо се главно от различни хетеротрофни микроорганизми и не беше подходяща за ацидофилните хемолитотрофни бактерии.

119. Georgiev, P.S., Groudev, S.N., Spasova, I.I. and Nicolova, M.V., Effect of the precipitation of heavy metals in the anaerobic section of permeable reactive barrier during bioremediation of acid mine drainage on the organic mixture’s sorption and buffering properties, In: Annual of University of Mining and Geology “Saint Ivan Rilski”, vol. 54, pp. 167 – 172, 2011.

Пропусклива реактивна бариера с общ обем 23 m³ за третиране на кисели дренажни води беше конструирана в изоставената уранова мина Курило и пусната в действие през 2004 година. Основната част от разтворените тежки метали и уран бяха задържани в анаеробната секция за микробна сулфатредукция, където замърсителите бяха утаено главно като сулфиди и уранинит, съответно . ефективността на този процес беше силно зависима от скоростта на хидролиза на биополимерите, сорбционните и буфериращи свойства на използваната органична смес. Измененията на тези свойства определиха пространственото разпределение и фракционен състав на замърсителите в секцията за микробна сулфатредукция, установени след продължителна работа на пропускливата бариера.

120. Nicolova, M.V., Spasova, I.I., Georgiev, P.S. and Groudev, S.N., Treatment of activated sludge for utilization in agriculture and for recovery of non-ferrous metals, In: Proceedings of the International Symposium “The Environment and Industry”, Bucharest, Romania, 16 – 18 November 2011, vol. I, pp. 139 – 147.

Проба от анаеробно разградена утайка от система за третиране на отпадъчни води се характезираше със сравнително високо съдържание на някои тежки метали (главно желязо, цинк, мед, манган и хром) и някои органохимични замърсители (главно полиароматни въглеводороди и нефтени продукти). Някои микроорганизми, които са индикатори за фекално замърсяване на води, такива като Escherihia coli, Enterococcus faecalis и Streptococcus faecalis бяха установени в пробите, както и някои патогенни микроорганизми (отнесени към род Clostridium) и яйца на хелминти. Целта на това изследване беше не само да се отстранят токсичните замърсители от активната утайка в съответствие със съответните санитарни изисквания, но също и да се използва като тор в земеделието и за оползотворяване на съдържащите се в нея метали, като медта и цинка бяха най-атрактивни в това отношение. За да се постигне посочената цел, бяха използвани различни методи на третиране. Най-добри резултати бяха получени с проба от утайката, която бе подложена на първоначално автоклавиране и след това излужена чрез смесена култура на ацидофилни хемолитотрофни бактерии. Добавянето на железни йони (главно фери йони) при старта на излужване, и добавянето на сярна киселина отвън, улесняваше развитието на бактериите и разтварянето на металите. Излугване при 50^оС и плътност на суспензията 20%, доведе до високи извличания на мед (98.8%) и цинк (95.5%) за 120 часа. Разтворените метали бяха селективно получени от продукциония излугващ разтвор посредством течностна екстракция и електролиза. Остатъчната третирана утайка не съдържаше токсични, химични и биологични замърсители в концентрации по-високи от съответните допустими нива. Същевременно биологично усвояемите форми на С, N, Р, К и някои съществени микроелементи бяха все още в достатъчни концентрации за използване в земеделието.

121. Nicolova, M.V., Spasova, I.I., Georgiev, P.S. and Groudev, S.N., Bacterial leaching of activated sludge for recovery of non-ferrous metals and fertilizer for agriculture, In: Annual of the University of Mining and Geology, Vol. 55, pp. 162 – 166, 2012.

Проби от анаеробно разградена активна утайка от операции за третиране на битови отпадни води в България се характеризираха с високи съдържания на някои ценни тежки метали (главно мед и цинк), но също и на някои органохимични замърсители (главно полиароматни въглеводороди и нефтени продукти) и някои патогенни микроорганизми и яйца на хелминти. Целта на това изследване не бе само да се премахнат токсичните замърсители и да се направи утайката приемлива за използване като добавка в земеделието, но също тя да бъде използвана като източник за получаване на мед и цинк. Преработването на утайка, първоначално чрез автоклавиране при 120 ^оС за 15 мин и след това чрез биологично излугване със смесена култура на умерено термофилни хемолитотрофни бактерии при 55 ^оС за 7 дни даде като резултат отстраняването на всички химични и биологични замърсители и във високи извличания (>98 %) на мед и цинк. Тези метали бяха селективно добити от продукционния разтвор чрез течностна екстракция плюс електролиза. Остатъчната утайка съдържаше азот, фосфор, калий и някои съществени микроелементи в достатъчни концентрации за прилагане в земеделието

122. Georgiev, P.S., Groudev, S.N., Spasova, I.I. and Nicolova, M.V., Immobilization of heavy metals and arsenic in topsoil due to application of different remediation methods, In: Annual of the University of Mining and Geology, Vol. 55, pp. 182 – 187, 2012.

Статията представя някои резултати относно имобилизирането на тежки метали (олово, мед, цинк) и арсен в повърхностния почвен слой на сива горска почва вследствие прилагането на различни методи за пречистване. Тези методи са както следва: неутрализиране на почвената киселиност до рн7.0 посредством внасяне на варовик; неутрализиране на почвената киселинност посредством внасяне на кравешка тор; имобилизиране на почвените замърсители посредством внасяне на апатит, и частична неутрализация на почвената киселинност, последвано от добавянето на апатит. Това изследване беше проведено в лабораторни лизиметри без поддържане на понижено налягане по време на опробването. Ефективността на всеки метод беше оценена на базата на промени в концентрацията на почвените замърсители, тяхното разпределение по основни мобилни фракции и биоусвоимостта им към почвените организми преди и след третиране.

123.