Отправить статью по E-mail 
Модифицированные материалы на основе слоистых силикатов как мелиоранты для ремедиации подзола техногенной пустоши
- Авторы: Иванова Т.К.1, Слуковская М.В.1,2, Мосендз И.А.1, Красавцева Е.А.1, Максимова В.В.1, Канарейкина И.П.2, Широкая А.А.1, Кременецкая И.П.1
-
Учреждения:
- Кольский научный центр РАН
- Российский университет дружбы народов
- Выпуск: Том 16, № 4 (2021)
- Страницы: 370-388
- Раздел: Агротехнологии и мелиорация земель
- URL: https://agrojournal.rudn.ru/agronomy/article/view/19704
- DOI: https://doi.org/10.22363/2312-797X-2021-16-4-370-388
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Слоистые силикаты, такие как серпентин и вермикулит, обладают свойствами, позволяющими использовать материалы на их основе в качестве компонентов природоохранных технологий. Исследована возможность ремедиации почвы техногенно загрязненной территории, образовавшейся вследствие длительного воздействия выбросов медно-никелевого производства (г. Мончегорск, Мурманская обл.). В качестве мелиорантов использовались термовермикулит и отработанный сорбент на основе гранулированного серпентина, который является отходом после использования в технологии очистки высококонцентрированных растворов от металлов. Данные материалы обладают высокой сорбционной активностью в отношении ряда металлов, развитой удельной поверхностью, способностью удерживать влагу и доступны в количествах, достаточных для проведения работ по ремедиации больших по площади территорий. Проведено исследование физико-химических свойств техногенно загрязненной почвы и мелиорантов, контактное фитотестирование подзола с добавлением термовермикулита и отработанного сорбента (тест-культуры - овес посевной Avéna satíva L. и клевер луговой Trifolium praténse L.). Результаты исследования показали, что предложенные материалы являются эффективными добавками для повышения pH кислой почвы, сорбции и осаждения Al и потенциально токсичных металлов - Cu, Ni, Pb, Fe, а также для улучшения гидрофизических и агрохимических характеристик почвы. Отмечен положительный отклик тест-культур на внесение мелиорантов в техногенно загрязненную почву.
Полный текст
Введение
Проблема деградации почв и образования техногенных ландшафтов имеет глобальный характер, что находит отражение в многочисленных работах по разработке подходов к рекультивации и ремедиации почв и техногенных поверхностных образований [1—3].
Территория техногенной пустоши вблизи г. Мончегорск (Кольский полуостров), образовавшаяся вследствие атмосферных выбросов медно-никелевого комбината, функционирующего с 1938 г., является одной из наиболее загрязненных территорий на Европейском Севере России [4]. Ее площадь в настоящее время составляет около 200 га, и запуск почвообразовательного процесса в обозримом будущем без вмешательства человека здесь практически невозможен [5].
Техногенная пустошь — экстремальная среда обитания, образовавшаяся вследствие атмосферных эмиссий и депонирования загрязняющих веществ предприятий цветной металлургии в наземных экосистемах [6—8]. Чрезвычайно высокие концентрации соединений потенциально токсичных металлов (ПТМ) в почве вызвали деградацию растительности, что привело к развитию водной и ветровой эрозии, а также истощению органического углерода в почвах [9, 10].
Глинистые минералы с большой удельной поверхностью и особой структурой кристаллического слоя позволяют иммобилизировать потенциально токсичные металлы путем адсорбции, координации и соосаждения [11, 12]. Глинистые минералы могут применяться в качестве сорбентов ПТМ и других загрязняющих веществ при восстановлении почвы, воды и других природных объектов [13, 14]. Вермикулит — минерал слоистого строения c разнообразными свойствами, одним из которых является способность вспучиваться и увеличиваться в объеме в 20…30 раз при нагревании [15]. Это вторичный минерал группы гидрослюд, являющийся пластинчатым материалом золотистого цвета. Химическая формула вермикулита — Mg0.5(Mg, Fe)3(Si, Al)4O10(OH)24×H2O. Вермикулит характеризуется высокими значениями EKO (емкости катионного обмена) и развитой поверхностью, которая увеличивается при термообработке. Помимо улучшения физико-химических параметров произрастания растений, термовермикулит способствует детоксикации почвенных растворов в результате проявления им ионообменных и сорбционных свойств [16—18].
Минералы серпентиновой группы, особенно термически активированные, обладают высокими кислотонейтрализующими и сорбционными свойствами по отношению к ПТМ и могут применяться для очистки водных и почвенных объектов [19—22]. Кроме того, серпентин имеет относительно высокую удельную поверхность, пористость, запас макроэлементов и другие благоприятные свойства, а также имеется в большом количестве в виде вскрышных пород различных месторождений.
Проведены работы по термоактивации, последующему гранулированию серпентинсодержащих материалов и их использованию для очистки высококонцентрированных растворов ПТМ и Al [18, 23—25]. Отработанный сорбент является нетоксичным сорбционно-активным материалом и, в отличие от исходного материала, не обладает избыточной щелочностью, что позволяет использовать его для ремедиации техногенно загрязненного подзола.
Цель исследования — определить физико-химические характеристики почвосмесей, состоящих из термовермикулита, отработанного серпентинового сорбента и почвы с высоким содержанием металлов, и выявить оптимальные соотношения между почвой и мелиорантами для проведения работ по фиторемедиации.
Материалы и методы исследования
Объекты исследования — смеси, состоящие из деградированного подзола Р, термовермикулита V и отработанного серпентинового сорбента S в разных соотношениях (рис. 1).
Рис. 1. Внешний вид объектов исследования: а — общий вид; б — отработанный серпентиновый сорбент; в — термовермикулит (фр. 0,45…2,00 мм); г — подзол (фр. < 2,0 мм)
Деградированный подзол (абразем) техногенной пустоши имел следующие характеристики: кислотность водной вытяжки почвы — 4,2…4,8, содержание органического углерода — 1,3 %, из которого содержание углерода гуминовых кислот — 0,35 %; содержание общего азота — 0,07 %, из которого 2,5…4,0 мг/ кг — нитратного азота, и 0,8 мг/кг — аммонийного азота.
Термовермикулит крупностью 1–2 мм был получен из вермикулитового концентрата Ковдорского месторождения путем обжига при 500…550 °C на электрической модульно-спусковой печи конструкции Нижегородова. В печи реализован механизм термоудара как наиболее эффективный способ получения термовермикулита [26]. Образец исходного материала представляет собой типичную для Ковдорского месторождения разновидность вермикулита с заметной примесью флогопита. Химический состав вермикулита (мас.%): SiO2 (30,9), MgO (27,0), Al2O3 (9,6), Fe2O3 (5,3), CaO (4,0), Na2O (3,3), K2O (0,9), C (0,5), H2O (7,7). Твердость минерала составляла 2,1…2,8, плотность — 2,5 г/см3, pH — 7,0, обменная емкость — 80…150 мг-экв/100 г [27].
Отработанный сорбент был получен из магнезиально-силикатного реагента на основе серпентинито-магнезита Халиловского месторождения магнезита, Оренбургская обл. Основной компонент исходного материала — ортохризотил, в качестве примеси содержится магнезит. Химический состав исходного серпентинита (мас.%): SiO2 (37,0),
MgO (42,0), Fe3O4 (8,0), CaO (0,6), Al2O3 (0,2), NiO (0,08), Cr2O3 (0,04), H2O (12,7).
Для получения сорбента серпентинито-магнезит измельчали до крупности менее 0,08 мм и прокаливали в лабораторной электрической вращающейся печи при температуре 650…700 °C. Порошок гранулировали с использованием турболопастного смесителя-гранулятора типа ТЛ 020. Процесс гранулирования и свойства гранул описаны в [23, 28]. Усредненный химический состав гранул сорбента (мас.%): SiO2 (35,0…40,0), MgO (29,0…35,0), Al2O3 (0,9…1,8), Fe2O3 (9,0…13,0), CaO (0,6…0,8), NiO (0,4…0,5), S (0,2…0,3), H2O (14,6…19,8). Полученные гранулы применяли для очистки концентрированных кислых растворов от ионов цветных металлов и железа. Процесс осаждения металлов из раствора описан в [24].
Схема эксперимента. Исследовано несколько вариантов почвосмесей с разным массовым соотношением отработанного гранулированного серпентинового сорбента, термовермикулита и подзола. Состав почвосмесей приведен в табл. 1.
Таблица 1. Состав почвосмесей, мас.%
Почвосмесь | S: M*(V:P) | S | V | P |
VP-1 | (1:1) | – | 50 | 50 |
VP-2 | (1:2) | – | 33 | 67 |
VP-3 | (1:4) | – | 25 | 75 |
VSP-1 | 1:3(1:1) | 25 | 37,5 | 37,5 |
VSP-2 | 1:3(1:2) | 25 | 25 | 50 |
VSP-3 | 1:3(1:4) | 25 | 15 | 60 |
VSP-4 | 1:4(1:1) | 20 | 40 | 40 |
VSP-5 | 1:4(1:2) | 20 | 26 | 54 |
VSP-6 | 1:4(1:4) | 20 | 16 | 64 |
VSP-7 | 1:5(1:1) | 16 | 42 | 42 |
VSP-8 | 1:5(1:2) | 16 | 28 | 56 |
VSP-9 | 1:5(1:4) | 16 | 16,8 | 67,2 |
*M — смесь V и P.
Методы исследования. Насыпную плотность материалов определяли согласно методике, описанной в ГОСТ 19440-94 [29]. Максимальную влагоудерживающую способность определяли согласно ГОСТ 32632-2014 [30]. Гранулометрический анализ подзола выполнен методом ситового анализа для частиц фр. > 2 мм и на анализаторе частиц серии LS13320 (Backman Coulter) методом лазерной дифрактометрии в сочетании с технологией PIDS (регистрация дифференциальной интенсивности поляризованного света) для частиц фр. < 2 мм.
Для определения рН навески почвы и почвосмесей в количестве 5 г помещали в 50 мл дистиллированной воды и проводили измерения рН суспензий через 1 ч, 24 ч, 3 сут и 7 сут с помощью анализатора жидкости рН-метра-иономера «Эксперт-001» со стеклянным лабораторным электродом ЭСЛ-63-07СР и электродом вспомогательным лабораторным хлорсеребряным ЭВЛ-1М3.1. Через 7 сут взаимодействия суспензию фильтровали, а в полученном растворе определяли содержание химических элементов.
Фракционный состав тяжелых металлов в подзоле определяли с помощью методов последовательного фракционирования тяжелых металлов с выделением водорастворимой, подвижной, связанной органическим веществом, связанной с гидроксидами Fe и Mn, экстрагируемой концентрированной азотной кислотой (условно-валовой) и валовой (полное разложение) фракций [31—33].
Растворы анализировали на атомно-абсорбционном спектрометре «Квант-2А» фирмы «Кортек» и на приборе AAnalist 400.
Методика проведения фитотестирования. Фитотестирование проводили по стандартному протоколу (ISO 11269-2, 2012). Для фитотестирования использовались тест-культуры — овес обыкновенный (Avena sativa L.) и клевер луговой (Trifolium praténse L.). Тест-параметры — длина и масса надземных органов растений. Эксперименты проводились в трех повторностях, результаты обрабатывались статистически (p < 0,95).
Результаты исследования и обсуждения
Характеристика подзола. Минеральный состав подзола представлен (в порядке уменьшения содержания) кварцем, полевым шпатом, вермикулитом, глаукофаном и гранатом [34]. Плотность составила 1,2 г/см3, пористость — 54,6 %, коэффициент пористости — 1,2, максимальная водоудерживающая способность — 134 %.
Преобладающими в гранулометрическом составе подзола являлись фракции 0,1…0,5 мм, 0,002…0,05 мм, 0,5…1 и >10 мм (рис. 2).
Рис. 2. Гранулометрический состав подзола
Оценка гранулометрического состава согласно классификации Н.А. Качинского показала, что в подзоле преобладает средний песок (38,5 %), а также содержатся гравий (22,8 %), средняя и крупная пыль (13,9 %) и крупный песок (13 %), что соответствовало классу рыхлого песка с долей частиц фр. < 0,01 мм — 4 %.
Поскольку почва кислая (рН 4,2…4,8), она имела высокое содержание основных потенциально токсичных элементов (Cu, Ni, Al, Fe, Pb) в подвижной форме (рис. 3).
Рис. 3. Фракционный состав микро- и макрокомпонентов в техногенно загрязненном подзоле
Доля содержания элементов в подвижной фракции после трехкратной экстракции ААБ (актуально подвижная фракция) относительно содержания элементов после многоступенчатой экстракции ААБ и HNO3конц для потенциально токсичных металлов (ПТМ) составила (%): Cu (58,1), Ni (44,7), Pb (36,4), Fe (26,5), Al (20,2). Доля водорастворимой фракции ПТМ и элементов питания (%): Cu (2,3), Ni (12,5), Pb (0,3), Fe (0,6), Al (0,1), K (16,7), Mg (21,0), Ca (13,9), P (1,0).
Актуальная кислотность почвосмесей. Кислотонейтрализующая способность отработанного сорбента на основе серпентина составляла 7,04…9,02 мг-экв/г. Значения рН растворов после взаимодействия сорбента с дистиллированной водой составляли: 9,7…10,1 через 1 ч, 9,4…9,9 через 1 сутки; 9,4…9,7 через 7 суток.
Результаты по изменению рН почвосмесей в зависимости от количества добавленных в подзолистую почву вермикулита и отработанного сорбента приведены в табл. 2.
Таблица 2. Изменение значения рН почвосмесей в зависимости от количества добавленных термовермикулита и отработанного сорбента
Длительность взаимодействия | VP | VSP | ||||||||||
1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
1 ч | 5,47 | 5,13 | 4,71 | 7,29 | 7,04 | 6,78 | 6,86 | 6,74 | 6,56 | 6,32 | 6,26 | 6,00 |
1 сут | 6,62 | 5,99 | 5,51 | 8,53 | 8,49 | 8,45 | 8,19 | 8,33 | 8,26 | 7,71 | 7,27 | 7,34 |
3 сут | 7,2 | 6,94 | 5,73 | 8,68 | 8,52 | 8,77 | 8,52 | 8,37 | 7,99 | 8,46 | 8,06 | 8,04 |
7 сут | 7,27 | 6,94 | 5,54 | 8,83 | 8,78 | 8,65 | 8,77 | 8,6 | 8,37 | 8,43 | 8,38 | 8,07 |
Значение рН водной вытяжки исходной почвы составляло 4,65. Внесение рассматриваемых мелиорантов в подзол способствовало значительному снижению уровня кислотности почвы. При увеличении доли термовермикулита в смеси с подзолом значения рН суспензий через час взаимодействия увеличились до 4,71 в варианте 1:3 и до 5,47 в варианте 1:1. Увеличение продолжительности взаимодействия компонентов почвосмеси до семи суток привело к дальнейшему увеличению рН до 5,54 (1:3) и 7,27 (1:1). Значения рН почвосмесей с отработанным гранулированным сорбентом и термовермикулитом были пропорциональны количеству вносимого сорбента и продолжительности взаимодействия и составляли 8,04…8,86.
Для дальнейших экспериментов и химического анализа были выбраны варианты смесей с разным соотношением компонентов. На рис. 2 приведены результаты анализа водных растворов смесей подзола и термовермикулита после достижения химического равновесия. Содержание Ca, Mg и К для смесей VP-1 и VP-2 было близким, тогда как уменьшение доли термовермикулита в смеси до 25 % приводило к снижению содержания данных макроэлементов в 1,14 раза для калия и 1,4…1,5 раз — для кальция и магния.
Рис. 4. Концентрация питательных (а) и потенциально токсичных (б) элементов в водных растворах выщелачивания смесей подзола с термовермикулитом: V: P 1:1; V: P 1:2; V: P 1:4; P
Добавление вермикулита снизило содержание водорастворимой фракции ПТМ: меди в 14,4 раз, а никеля — в 1,5 раза. Данный процесс можно объяснить сорбцией за счет ионного обмена для никеля и физической сорбцией для меди [21]. Для данных систем также наблюдалось уменьшение содержания водорастворимой фракции Al и Fe в 1,5 раза, при этом четкой закономерности от доли термовермикулита в смеси выявлено не было.
Добавление отработанного сорбента привело к дальнейшему снижению содержания водорастворимых Al и Fe (рис. 5).
Рис. 5. Концентрации питательных (а) и потенциально токсичных (б) элементов в водных растворах выщелачивания смесей подзола P с термовермикулитом V и отработанным серпентиновым сорбентом S: V: P 1:1; V: P 1:2; …… V: P 1:3; S:(V: P) 1:3; S:(V: P) 1:4; S:(V: P) 1:5
При внесении отработанного сорбента в почвосмесь происходила нейтрализация кислотности почвы, сопровождающаяся осаждением Al и Fe в виде труднорастворимых соединений [24]. Кроме того, добавление сорбента увеличивало концентрацию водорастворимой фракции S, Ca, Mg и K (см. рис. 5, а). Например, при максимальной доле сорбента в смеси, концентрация водорастворимого магния была в 33…42 раза больше, чем в подзоле. Следует отметить, что содержание магния было обратно пропорционально доле термовермикулита в данных системах, что может быть связано с катионным обменом магния на Al3+, Fe3+ и Ca2+ в межслоевом пространстве [35]. Это подтверждается увеличением содержания водорастворимого кальция по мере увеличения термовермикулита в смеси, которое составляло 163, 300 и 400 мг/кг для V: P (1:4), (1:2) и (1:1) соответственно. Концентрации водорастворимой фракции (мг/кг) P (<1,4), Mn (<0,73) и Si (<0,11) не изменялись при внесении сорбентов.
Влагоудерживающая способность смесей с отработанным серпентиновым сорбентом. Влагоудерживающая способность подзола составляла 134, термовермикулита — 270, отработанного сорбента — 117 %. Основная гидрофизическая характеристика, исследованная методом равновесного центрифугирования, была определена для исходных термовермикулита и подзола и четырех контрастных вариантов почвосмесей: VSP-1 (1:3)(1:1) — смесь с минимальной долей подзола, VSP-9 (1:5)(1:4) — смесь с максимальной долей подзола, а также VSP-2 (1:3)(1:2) и VSP-4 (1:4)(1:1) — смеси, отличающиеся от предыдущих по доле термовермикулита и сорбента (рис. 6).
Рис. 6. Кривые основной гидрофизической характеристики подзола P, термовермикулита V и почвосмесей на их основе с добавлением отработанного серпентинового сорбента VSP-1 1:3(1:1), VSP-2 1:3(1:2), VSP-4 1:4(1:1) VSP-9 1:5(1:4)
Наибольшей влагоудерживающей способностью обладал термовермикулит. Следует отметить неполное совпадение модельной кривой, рассчитанной по уравнению Ван Генухтена, с эмпирическими значениями. Большая влажность в области интенсивного массопереноса влаги (пленочно-капиллярной и капиллярной областях) по сравнению с модельной кривой связана с развитой удельной поверхностью и макропористостью вспученного вермикулита [36]. Отклонение эмпирических значений относительно модели в меньшую сторону в сорбционной области может быть объяснено гидратацией термовермикулита и как следствие — затрудненным выходом молекул воды из его структуры [37].
Кривая для VSP-1, содержащая 37,5 % термовермикулита, смещена вправо относительно VSP-2 с долей вермикулита 25 %. Взаимное расположение эмпирических значений влажности и модельной кривой для VSP-1 схоже с термовермикулитом V, тогда как уменьшение доли вермикулита в системе (VSP-2, VSP-9) приводило к наложению эмпирических данных на модельные кривые.
Влагоудерживающая способность серпентинового сорбента составляла 117 % и была ниже, чем у подзола (134 %). Однако, увеличение доли серпентинового сорбента на 5 % в VSP-1 по сравнению с VSP-4 (при равном соотношении термовермикулита и подзола) приводило к улучшению водопоглощения на 20 %. Это можно объяснить тем, что при увеличении доли сорбента увеличивалось содержание водорастворимого Mg в системе, вследствие чего происходила модификация и гидратация термовермикулита, находящегося в водной среде с избытком Mg, а именно встраивание ионов Mg2+ в межслоевые пространства путем катионного обмена. При этом содержание связанной воды в термовермикулите увеличивалось вследствие дополнительной гидратации Mg2+ [35].
Фитотестирование. Появление первых всходов для обеих тест-культур зафиксировано на третий день во всех вариантах эксперимента. Морфометрические показатели (высота и биомасса надземных органов) растений во всех вариантах почвосмесей были выше, чем в контроле (подзол) (рис. 7).
Рис. 7. Морфометрические показатели тест-культур через 21 день после начала эксперимента: длина ростков (а, б) и биомасса (в, г) A. sativa (а, в) и T. pratense (б, г)
Внесение добавок к техногенно загрязненной почве оказало стимулирующий эффект как на длину проростков, так и на прирост наземной биомассы. Масса A. sativa в опытных вариантах увеличилась в 1,4…1,5 раз, длина листьев — в 1,7…1,8 раз по сравнению с контролем. Отклик T. pratense на внесение мелиорантов проявлялся в еще большем, по сравнению с A. sativa, увеличении длины ростков (2,4…2,8 раз) при меньшем влиянии почвосмеси на накопление биомассы в краткосрочном (21 день) эксперименте.
Заключение
Определены физико-химические характеристики почвосмесей, состоящих из термовермикулита, отработанного серпентинового сорбента и почвы с высоким содержанием металлов. Добавление мелиорантов к кислому подзолу (рН 4,65) через 7 сут взаимодействия увеличивало щелочность почвы до 8,07 при соотношении сорбента, термовермикулита и почвы, %, 16:16,5:67,2 и до 8,83 при соотношении 25:37,5:37,5. Термовермикулит более чем на порядок увеличивал содержание водорастворимых K, Ca и Mg, а также снижал содержание Cu и Ni в 14,4 и 1,5 раза соответственно. Добавление к системе серпентинового сорбента еще больше увеличило концентрацию водорастворимой фракции Ca, Mg и K и снизило концентрацию потенциально токсичных металлов.
Внесение мелиорантов приводило к увеличению влагоудерживающей способности смесей по сравнению с подзолом, причем добавление к системе дополнительных 5 % сорбента при равном соотношении термовермикулита и подзола привело к увеличению полной влагоемкости на 20 %. Избыток магния в системе и его встраивание в межслоевые пространства путем катионного обмена с Al3+, Fe3+ и Ca2+ привело к дополнительному связыванию воды за счет гидратации магния. Это подтверждается существенным увеличением содержания водорастворимого Ca по мере увеличения доли термовермикулита в смеси. Результаты фитотестирования показали, что добавление мелиорантов к подзолу снижало токсичность техногенно загрязненной почвы, что выражалось в увеличении длины и массы надземных органов растений.
Внесение смеси модифицированных слоистых силикатов (термовермикулита и отработанного серпентинового сорбента) приводило к улучшению гидрофизических и агрохимических характеристик техногенно загрязненной почвы, снижению ее кислотности и токсичности, улучшению морфометрических показателей тест-культур. Использование материалов из слоистых глинистых минералов, полученных из отходов горнодобывающей промышленности, для ремедиации экстремально загрязненной и деградированной почвы позволяет повысить эффективность технологий восстановления нарушенных территорий и способствует снижению объема накопленных отходов.
Об авторах
Татьяна Константиновна Иванова
Кольский научный центр РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: tk.ivanova@ksc.ru
ORCID iD: 0000-0002-8103-2279
младший научный сотрудник, лаборатория природоподобных технологий и техносферной безопасности Арктики
Российская Федерация, 184209, г. Апатиты, Мурманская область, ул. Ферсмана, д. 14Марина Вячеславовна Слуковская
Кольский научный центр РАН; Российский университет дружбы народов
Email: m.slukovskaya@ksc.ru
ORCID iD: 0000-0002-5406-5569
старший научный сотрудник, лаборатория природоподобных технологий и техносферной безопасности Арктики; департамент ландшафтного проектирования и устойчивых экосистем, Аграрно-технологический институт
Российская Федерация, 184209, г. Апатиты, Мурманская область, ул. Ферсмана, д. 14; Российская Федерация, 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 8, к. 2Ирина Александровна Мосендз
Кольский научный центр РАН
Email: ia.mosendz@ksc.ru
ORCID iD: 0000-0003-3129-7305
младший научный сотрудник, лаборатория природоподобных технологий и техносферной безопасности Арктики
Российская Федерация, 184209, г. Апатиты, Мурманская область, ул. Ферсмана, д. 14Евгения Андреевна Красавцева
Кольский научный центр РАН
Email: e.krasavtseva@ksc.ru
ORCID iD: 0000-0002-8821-4446
младший научный сотрудник, лаборатория природоподобных технологий и техносферной безопасности Арктики
Российская Федерация, 184209, г. Апатиты, Мурманская область, ул. Ферсмана, д. 14Виктория Вячеславовна Максимова
Кольский научный центр РАН
Email: v.maksimova@ksc.ru
ORCID iD: 0000-0002-5080-5187
младший научный сотрудник, лаборатория природоподобных технологий и техносферной безопасности Арктики
Российская Федерация, 184209, г. Апатиты, Мурманская область, ул. Ферсмана, д. 14Инна Павловна Канарейкина
Российский университет дружбы народов
Email: innesochkaaa@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1930-5050
младший научный сотрудник, департамент ландшафтного проектирования и устойчивых экосистем, Аграрно-технологический институт
Российская Федерация, 117198 г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 8, к. 2Анна Александровна Широкая
Кольский научный центр РАН
Email: a.shirokaia@ksc.ru
ORCID iD: 0000-0002-1325-2499
инженер, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева
Российская Федерация, 184209, г. Апатиты, Мурманская область, ул. Академгородок, д. 26 аИрина Петровна Кременецкая
Кольский научный центр РАН
Email: i.kremenetskaia@ksc.ru
ORCID iD: 0000-0003-3531-8273
старший научный сотрудник, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева
Российская Федерация, 184209, г. Апатиты, Мурманская область, ул. Академгородок, д. 26 аСписок литературы
- Андроханов В.А. Почвенно-экологическое состояние техногенных ландшафтов: динамика и оценка: автореф. дис. … д-ра биол. наук. Новосибирск, 2005. 32 с.
- Kavamura V.N., Esposito E. Biotechnological strategies applied to the decontamination of soils polluted with heavy metals // Biotechnology advances. 2010. Vol. 28. № 1. С. 61-69. doi: 10.1016/j.biotechadv.2009.09.002
- Копцик Г.Н. Современные подходы к ремедиации почв, загрязненных тяжелыми металлами (обзор литературы) // Почвоведение. 2014. № 7. С. 851-868. doi: 10.7868/S0032180X14070077
- Kozlov M.V., Zvereva E.L. Industrial barrens: extreme habitats created by non-ferrous metallurgy // Reviews in Environmental Science and Bio/Technology. 2007. Т. 6. № 1. P. 231-259. doi: 10.1007/s11157-006-9117-9
- Калабин Г.В., Евдокимова Г.А., Горный В.И. Оценка динамики растительного покрова нарушенных территорий в процессе снижения воздействия комбината «Североникель» на окружающую среду // Горный журнал. 2010. № 2. С. 74-77.
- Шишикин А.С., Абаимов А.П., Онучин А.А. Методология и принципы организации исследований природных экосистем в регионах с экстремальным техногенным воздействием // Сибирский экологический журнал. 2014. Т. 21. № 6. С. 863-871.
- Сморкалов И.А., Воробейчик Е.Л. Почвенное дыхание лесных экосистем в градиентах загрязнения среды выбросами медеплавильных заводов // Экология. 2011. № 6. С. 429-435.
- Hafeez F., Martin-Laurent F., Béguet J., Bru D., Cortet J., Schwartz Chr., Morel J.-l., Philippot L. Taxonomic and functional characterization of microbial communities in Technosols constructed for remediation of a contaminated industrial wasteland // Journal of Soils and Sediments. 2012. № 12(9). Р. 1396-1406. doi: 10.1007/ s11368-012-0563-4
- Кашулина Г.М., Переверзев В.Н., Литвинова Т.И. Трансформация органического вещества почв в условиях экстремального загрязнения выбросами комбината «Североникель» // Почвоведение. 2010. № 10. С. 1265-1275.
- Кашулина Г.М. Экстремальное загрязнение почв выбросами медно-никелевого предприятия на Кольском полуострове // Почвоведение. 2017. №. 7. С. 860-873.
- Sarkar S., Sarkar B., Basak B.B., Mandal S., Biswas B., Srivastava P. Soil mineralogical perspective on immobilization/mobilization of heavy metals // Adaptive Soil Management: From Theory to Practices / by eds. A. Rakshit, P. Abhilash, H. Singh, S. Ghosh. Singapore: Springer, 2017. P. 89-102. doi: 10.1007/978981-10-3638-5_4
- Cao C.-Y., Yu B., Wang M., Zhao Y.-Y., Wan X., Zhao Sh. Immobilization of cadmium in simulated contaminated soils using thermal-activated serpentine // Soil Science and Plant Nutrition. 2020. № 66(3). Р. 499-505. doi: 10.1080/00380768.2020.1742583
- Zotiadis V., Argyraki A. Development of innovative environmental applications of attapulgite clay // Bull. Geol. Soc. Greece. 2013. Vol. 47. № 2. P. 992-1001. doi: 10.12681/bgsg.11139
- Vhahangwele M., Mugera G.W. The potential of ball-milled South African bentonite clay for attenuation of heavy metals from acidic wastewaters: Simultaneous sorption of Co2+, Cu2+, Ni2+, Pb2+, and Zn2+ ions // J. Environ. Chem. Eng. 2015. Vol. 3. № 4. P. 2416-2425. doi: 10.1016/j.jece.2015.08.016
- De la Calle C., Suquet H. Chapter 12. Vermiculite // Hydrous Phyllosilicates (Exclusive of Micas) / edited by S.W. Bailey. Berlin, Boston: De Gruyter, 2018. pp. 455-496. doi: 10.1515/9781501508998-017
- Kremenetskaya I., Tereshchenko S., Alekseeva S., Mosendz I., Slukovskaya M., Ivanova L., Mikhailova I. Vermiculite-lizardite ameliorants from mining waste // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019. Vol. 368. № 1. P. 012027. doi: 10.1088/1755-1315/368/1/012027
- Kremenetskaya I., Ivanova L., Chislov M., Zvereva I., Vasilieva T., Marchevskaya V., Semushin V., Slukovskaya M. Physicochemical transformation of expanded vermiculite after long-term use in hydroponics // Applied Clay Science. 2020. Vol. 198. P. 105839. doi: 10.1016/j.clay.2020.105839
- Мосендз И.А., Кременецкая И.П., Новиков А.И., Терещенко С.В. Очистка техногенно загрязненных водных объектов от меди и никеля вермикулит-сунгулитовыми материалами // Цветные металлы. 2021. № 2. С. 36-41. doi: 10.17580/tsm.2021.02.05
- Кременецкая И.П., Корытная О.П., Васильева Т.Н., Бубнова Т.П. Особенности получения и применения фракционированного магнезиально-силикатного реагента // Журнал прикладной химии. 2012. Т. 85. № 10. С. 1553-1561.
- Федотова Е.В., Мосендз И.А., Кременецкая И.П., Дрогобужская С.В. Формы осаждения меди и никеля сунгулитом и термовермикулитом // Труды Кольского научного центра РАН. 2017. № 5-1 (8). С. 212-218.
- Slukovskaya M.V., Kremenetskaya I.P., Drogobuzhskaya S.V., Ivanova L.A., Mosendz I.A., Novikov A.I. Serpentine mining wastes - Materials for soil rehabilitation in Cu-Ni polluted wastelands // Soil Science. 2018. Vol. 183. № 4. Pp. 141-149. doi: 10.1097/SS.0000000000000236
- Cao C.Y., Yu B., Wang M., Zhao Y.Y., Wan X., Zhao S. Adsorption properties of Pb2+ on thermal-activated serpentine // Separation Science and Technology. 2019. Vol. 54. № 18. Pp. 3037-3045. doi: 10.1080/014963 95.2019.1565776
- Иванова Т.К., Кременецкая И.П., Гуревич Б.И. Получение и технологические характеристики гранулированного магнезиально-силикатного реагента // Химическая технология. 2018. Т. 20. № 1. С. 2-10.
- Кременецкая И.П., Иванова Т.К., Гуревич Б.И., Новиков А.И., Семушин В.В. Раздельное осаждение металлов из высококонцентрированных растворов гранулированным магнезиально-силикатным реагентом // Вестник МГТУ. 2021. Т. 24. № 1. С. 118-130. doi: 10.21443/1560-9278-2021-24-1-118-130
- Ivanova T.K., Kremenetskaya I.P., Novikov A.I., Semenov V.G., Nikolaev A.G., Slukovskaya M.V. In Situ Control of Thermal Activation Conditions by Color for Serpentines with a High Iron Content // Materials. 2021. Vol. 14. № 21. Р. 6731. doi: 10.3390/ma14216731
- Kremenetskaya I., Alekseeva S., Slukovskaya M., Mosendz I., Drogobuzhskaya S., Ivanova L. Expanded vermiculite-reached product obtained from mining waste: the effect of roasting temperature on the agronomic properties // Hysicochem. Probl. Miner. Process. 2020. Vol. 56. № 1. Р. 103-112. doi: 10.5277/ppmp19086
- Аширов А. Ионообменная очистка сточных вод, растворов и газов. Л.: Химия, 1983. 295 с.
- Иванова Т.К., Кременецкая И.П. Получение гранулированного серпентинито-магнезита с применением смесителя-гранулятора периодического действия // Наука и образование в арктическом регионе: материалы междунар. науч.-практич. конф. Мурманск, 2016. С. 68-73.
- ГОСТ 19440-94. Порошки металлические. Определение насыпной плотности. Часть 1. Метод с использованием воронки. Часть 2. Метод волюмометра Скотта. М., 1994. 12 с.
- ГОСТ 32632-2014. Методы испытаний химической продукции, представляющей опасность для окружающей среды. М.: Стандартинформ, 2015. 15 с.
- Ладонин Д.В. Формы соединений тяжелых металлов в техногенно-загрязненных почвах: автореф. дисс. … д-ра биол. наук. М., 2016.
- Minkina T.M., Mandzhieva S.S., Burachevskaya M.V., Bauer T.V., Sushkova S.N. Method of determining loosely bound compounds of heavy metals in the soil // MethodsX. 2018. Vol. 5. Р. 217-226. doi: 10.1016/j. mex.2018.02.007
- Сиромля Т.И. К вопросу о подвижных формах соединений химических элементов в почвах // Сибирский экологический журнал. 2009. Т. 16. № 2. С. 307-318.
- Красавцева Е.А., Иванова Т.К., Мосендз И.А., Максимова В.В., Канарейкина И.П., Паникоровский Т.Л., Слуковская М.В. Гидрофизические свойства как лимитирующий фактор самовосстановления техногенных ландшафтов // Проблемы комплексной и экологически безопасной переработки природного и техногенного минерального сырья: материалы междунар. конф. «Плаксинские чтения - 2021». Владикавказ, 2021. С. 562-565.
- Feng J., Liu M., Fu L., Ma S., Yang J., Mo W., Su X. Study on the influence mechanism of Mg2+ modification on vermiculite thermal expansion based on molecular dynamics simulation // Ceramics International. 2020. Vol. 46. № 5. P. 6413-6417. doi: 10.1016/j.ceramint.2019.11.119
- Смагин А.В. Теория и практика конструирования почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2012.
- Шеин Е.В. Курс физики почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2005.
Дополнительные файлы
