›

Metody oczyszczania gleb z zanieczyszczeń metalami ciężkimi. Biologiczne usuwanie metali ciężkich i radionuklidów

Wprowadzenie kwasu borowego do gleby w wyniku udziału boru w tworzeniu kompleksowych związków metali z pochodnymi polisacharydowymi pektyną i ramnogalakturonanem II podczas tworzenia sieci w macierzy ściany komórkowej znacznie zwiększa usuwanie remediatów roślinnych metale ciężkie z gleby. Istnieje metoda biologicznego oczyszczania gleby z metali ciężkich za pomocą roślin remediacyjnych. W proponowanej metodzie fitoremediacji kwas borowy wprowadza się do gleby w małych dawkach 0110 kg ha, co pozwala na zwiększenie usuwania...


Udostępnij swoją pracę w sieciach społecznościowych

Jeśli ta praca Ci nie odpowiada, na dole strony znajduje się lista podobnych prac. Możesz także skorzystać z przycisku wyszukiwania


Metoda biologicznego oczyszczania gleb z metali ciężkich.

1. Krótki opis rozwoju.

Wprowadzenie kwasu borowego do gleby, ze względu na udział boru w tworzeniu kompleksowych związków metali z pochodnymi polisacharydowymi pektyną i ramnogalakturonanem II podczas tworzenia sieci w macierzy ściany komórkowej, znacznie zwiększa usuwanie metali ciężkich z gleby glebę przez rośliny remediacyjne.Zasadę tę wykorzystano przy opracowaniu metody fitoremediacji gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi. Metoda ma na celu ochronę i przywracanie zasoby naturalne, jest przyjazny dla środowiska i tani.

2. Zalety rozwoju i porównania z analogami.

Istnieje metoda biologicznego oczyszczania metali ciężkich z gleby za pomocą roślin remediacyjnych. W proponowanej metodzie fitoremediacji kwas borowy wprowadza się do gleby w małych dawkach (0,1-1,0 kg/ha), co pozwala kilkunastokrotnie zwiększyć usuwanie metali ciężkich z zanieczyszczonej gleby przez rośliny remediacyjne oraz regulować usuwanie niektórych metale z gleby.

3. Obszary komercyjnego wykorzystania inwestycji.

Fitoremediacja gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi z wykorzystaniem kwasu borowego do osiągnięcia wartości krytycznych: 1) w rolnictwie (dla rolnictwa, ogrodnictwa, hodowli zwierząt); 2) w budownictwie krajobrazowym (w celach rekreacyjnych); 3) w gospodarce miejskiej (w celu organizacji terenów rekreacyjnych na terenach rewitalizowanych); 4) na obszarach przyrodniczo szczególnie chronionych (w celu zapewnienia warunków istnienia gatunków rzadkich i zagrożonych).

4. Formy ochrony własności intelektualnej.

Otrzymano patent na wynalazek nr 2342822 „Sposób biologicznego oczyszczania gleb z metali ciężkich” z dnia 10 stycznia 2010 roku.

Deweloper FGBUN IL KarRC RAS.

Inne podobne prace, które mogą Cię zainteresować.vshm>
19057. Oznaczanie udziału masowego metali ciężkich w próbkach gleby regionu Tula 345,6 kB
Stan środowiska naturalnego jest najważniejszym czynnikiem determinującym życie człowieka i społeczeństwa. Wysokie stężenia wielu pierwiastki chemiczne i związki powstałe w wyniku procesów technogennych zostały obecnie znalezione we wszystkich środowiska naturalne: atmosfera woda rośliny glebowe. Gleba jest specjalną formacją naturalną, która ma szereg właściwości właściwych naturze żywej i nieożywionej; składa się z genetycznie powiązanych poziomów tworzących profil glebowy powstały w wyniku przekształcenia powierzchni...
12104. Sposób oczyszczania zabrudzeń z produktów naftowych 17,65 kB
Opracowano biotechnologiczną metodę oczyszczania i remediacji gleb dotkniętych zanieczyszczeniami petrochemicznymi. Wyznaczono okresy oczyszczania gleb na dużych szerokościach geograficznych z niektórych produktów naftowych: kondensatu gazowego, oleju napędowego, oleju opałowego, oleju silnikowego. Oczyszczanie uprawianego agrozemu gleby bielicowej z lekkich węglowodorów następuje w ciągu jednego sezonu wegetacyjnego.
5040. Badanie sytuacji środowiskowej w miejscach zamieszkiwania ludności poprzez wykrywanie jonów metali ciężkich w roślinach jako markera dobrostanu środowiska 38,04 kB
W większości przypadków mówimy o wchłanianiu małych dawek ołowiu i ich akumulacji w organizmie, aż jego stężenie osiągnie poziom krytyczny niezbędny do wystąpienia objawów toksycznych. Dominującym źródłem wchłaniania ołowiu do organizmu człowieka we wszystkich grupach wiekowych populacji jest żywność. Ważne źródło spożycia ołowiu dla niemowląt i dzieci młodszy wiek Do zatrucia organizmu matki może dojść w wyniku spożycia mleka lub spożycia pokarmu zawierającego zanieczyszczony pył glebowy lub stary ołów...
12178. Metoda oczyszczania wody z ropy naftowej i produktów naftowych 17,17 kB
Wynalazek dotyczy czyszczenia ścieki z ropy i produktów naftowych. Różni się tym, że unieruchomienie bakterii przez kłaczki następuje bezpośrednio w oczyszczanej wodzie, zaś bakterie do oczyszczania wody z produktów naftowych izolowane są z lokalnych środowisk naturalnych zanieczyszczonych produktami naftowymi w celu zwiększenia zdolności sorpcyjnych. Proponowana metoda pozwala na osiągnięcie maksymalnego dopuszczalnego stężenia produktów naftowych w zbiornikach rybackich.
12011. Preparaty proszkowe nanocząstek metali szlachetnych i sposób ich wytwarzania 23,55 kB
Ogólnie metody syntezy nanocząstek metali szlachetnych dzieli się na dwie kategorie: metody oparte na dyspersji próbki objętościowej oraz metody oparte na syntezie cząstek koloidalnych z soli i/lub kwasów przy użyciu chemicznych środków redukujących lub napromieniania. Niezależnie od sposobu przygotowania, preparaty nanocząstek metali szlachetnych są wodnymi zawiesinami, które mają ograniczony okres trwałości. Realizacja tego podejścia obejmuje następujące główne etapy: syntezę nanocząstek, stabilizację biokompatybilnym...
13336. Oznaczanie zawartości rozpuszczalnych w kwasach form metali (ołowiu, miedzi, cynku, niklu, żelaza) w próbkach gleby rejonu Tuły metodą atomowej spektroskopii absorpcyjnej 343,76 kB
Wysokie stężenia wielu pierwiastków i związków chemicznych, powstałe w wyniku procesów technogennych, stwierdzono obecnie we wszystkich środowiskach naturalnych: atmosferze, wodzie, glebie, roślinach. Gleba jest specjalną formacją naturalną, która ma szereg właściwości właściwych naturze żywej i nieożywionej; składa się z genetycznie powiązanych poziomów tworzących profil glebowy powstały w wyniku przekształceń powierzchniowych warstw litosfery pod łącznym wpływem wody, powietrza i organizmów...
19135. Ocena stanu żyzności gleby i dynamiki zmian wskaźników agrochemicznych, przeprowadzenie zakrojonych na szeroką skalę badań agrochemicznych gleb w gospodarstwie Chomutinka w rejonie Niżnieomskim obwodu omskiego 23,02MB
Bardzo małe dawki nawozów mineralnych i organicznych, zaprzestanie prac rekultywacji chemicznej, postępująca erozja, uproszczenie zalecanych zabiegów pielęgnacyjnych gleby oraz użycie ciężkiego sprzętu rolniczego prowadzą do zwiększonej degradacji gleb. W niektórych przypadkach żyzność gruntów ornych osiąga poziom krytyczny, co ostatecznie negatywnie wpływa na efektywność produkcji roślinnej.
3781. Indywidualne i zbiorowe środki ochrony radiologicznej, chemicznej i biologicznej 163,76 kB
Indywidualne i zbiorowe środki ochrony mają na celu zachowanie efektywności bojowej personelu i zapewnienie realizacji zadań bojowych w warunkach użycia przez wroga broni masowego rażenia, a także w warunkach narażenia na niekorzystne i czynniki szkodliweśrodowisko zewnętrzne
1026. Opracowanie propozycji poprawy kontroli jakości ciężkich mieszanek betonowych w przedsiębiorstwie PKF Stroybeton LLC 150,4 kB
W drugiej części opisano istniejące technologie monitorowania jakości betonu na różnych etapach jego użytkowania: podczas załadunku, transportu, układania i pielęgnacji betonu. Wskaźniki jakości betonu i mieszanki betonowej. Przygotowanie mieszanki betonowej i jej zastosowanie w budownictwie.
12277. Wykorzystanie lokalnych surowców funkcjonalnych w celu zwiększenia wartości biologicznej krakersów 83,84 kB
Wykorzystanie lokalnych surowców funkcjonalnych w celu zwiększenia wartości biologicznej krakersów Specjalność: 5A321001 Technologia produkcji i przetwarzania produkty spożywcze Technologia wypieku makaronów i wyrobów cukierniczych ROZPRAWA konkursowa stopień naukowy tytuł magistra Opiekun naukowy: miasto Buchara 2013 2 Zadanie...

Pogorszenie warunki środowiskowe dostarczać negatywny wpływ na glebie - z powodu zanieczyszczenia wydajność spada i pojawia się efekt toksyczny.

Dzięki samooczyszczaniu gleby szkodliwe substancje są stopniowo usuwane, jednak proces ten zajmuje dość dużo czasu. długo, a ponadto szybkość procesów zanieczyszczeń w środowisku technogenicznym znacznie przewyższa szybkość procesów samooczyszczania.

Dlatego aktywnie wykorzystuje się metody sztucznego oczyszczania gleby.

Opracowano różne metody technologiczne oczyszczania gleby z zanieczyszczeń i regularnie wprowadzane są nowe. Przede wszystkim należy zastosować najbardziej przyjazne dla środowiska i bezpieczne metody oczyszczania gleby, nie zapominając o wydajności i kosztach finansowych.

Metody oczyszczania gleby

Jeśli weźmiemy pod uwagę metody oczyszczania zanieczyszczonej gleby, możemy je podzielić zgodnie z zasadą działania na następujące kategorie:

  • chemiczne metody czyszczenia.
  • fizyczne metody czyszczenia.
  • biologiczne metody oczyszczania.

Fizyczne metody oczyszczania gleby

1) Czyszczenie elektrochemiczne.

Służy do usuwania z gleby węglowodorów zawierających chlor, różnych produktów naftowych i fenoli. Na czym opiera się metoda czyszczenia elektrochemicznego? Podczas przepływu prądu elektrycznego przez glebę zachodzą reakcje elektrolizy wody, elektrokoagulacji, utleniania elektrochemicznego i elektroflotacji. Stopień utlenienia fenolu waha się od 70 do 90 procent.

Jakościowy poziom dezynfekcji gleby podczas czyszczenia elektrochemicznego zbliża się do stu procent (minimalny wskaźnik wynosi 95%). Metoda pozwala również usunąć z gleby takie szkodliwe pierwiastki, jak rtęć, ołów, arsen, kadm, cyjanek itp.

Do wad tej metody można zaliczyć dość wysoki koszt (100-250 dolarów za 1 m3 gleby).

2) Czyszczenie elektrokinetyczne.

Służy do oczyszczania gleby z cyjanków, ropy i jej pochodnych, metali ciężkich, cyjanków, chlorkowych pierwiastków organicznych. Rodzajami gleb, na których z powodzeniem można zastosować czyszczenie elektrokinetyczne, są gleby gliniaste i gliniaste, częściowo lub całkowicie nasycone wilgocią.

Technologia opiera się na wykorzystaniu procesów takich jak elektroforeza i elektroosmoza. Poziom kontroli i wpływu na procesy oczyszczania gleby jest dość wysoki. Aby zastosować tę metodę, wymagane jest użycie odczynników chemicznych lub roztworów powierzchniowych. substancje czynne.

Skuteczność elektrokinetycznego oczyszczania gleby waha się od 80 do 99 procent. Koszt jest nieco niższy niż w przypadku czyszczenia elektrochemicznego (100-170 USD za 1 m3 gleby).

Chemiczne metody oczyszczania gleby

1) Metoda prania.

Technologie chemicznego oczyszczania gleby polegają na stosowaniu roztworów środków powierzchniowo czynnych lub silnych środków utleniających (aktywny tlen i chlor, roztwory alkaliczne). Metodę tę stosuje się głównie do oczyszczania gleby z oleju. Skuteczność metody płukania sięga aż 99%.

Po oczyszczeniu gleby można ją zregenerować.

Wadami chemicznych metod oczyszczania gleby są długi okres czasu (średnio 1-4 lata) oraz znaczna ilość zanieczyszczonej wody, która również musi zostać oczyszczona przed wypuszczeniem do środowiska.

Biologiczne metody oczyszczania gleb

1) Fitoekstrakcja.

Technologia oczyszczania gleb zanieczyszczonych substancjami szkodliwymi metodą fitoekstrakcji polega na uprawie niektórych rodzajów roślin w skażonych obszarach gleby.

Fitoekstrakcja wykazuje dobre efekty w oczyszczaniu gleby ze związków miedzi, cynku i niklu, a także kobaltu, ołowiu, manganu, cynku i chromu. Aby usunąć z gleby przeważającą ilość tych pierwiastków, konieczne jest zapewnienie kilku cykli upraw roślin.

Pod koniec procesu fitoekstrakcji rośliny należy zebrać i spalić. Popiół powstały po spaleniu jest odpadem niebezpiecznym i należy go utylizować.

Inną metodą biologiczną jest ukierunkowane zwiększenie aktywności specyficznej mikroflory glebowej, która bierze udział w procesie rozkładu oleju. Dopuszczalne jest również dodawanie do gleby niektórych kultur drobnoustrojów.

Dzięki temu powstają korzystne warunki dla mikroorganizmów korzystających z produktów naftowych i ropy naftowej.
Równie ciekawy artykuł znajduje się również na naszej stronie (przeczytany 7746 razy)

Wynalazek dotyczy tej dziedziny rolnictwo. Metoda oczyszczania gleby z metali ciężkich polega na uprawie roślin fitomelioracyjnych na zanieczyszczonych glebach, a następnie ich usunięciu. Krokosz jest rośliną fitomelioracyjną. Nasiona krokosza wysiewa się w zanieczyszczonej glebie w ilości 20-22 kg/ha, dorosłe rośliny doprowadza się do końca kwitnienia i dolne liście zaczynają obumierać, po czym fitomeliorant jest całkowicie usuwany z gleby. Zapewniona jest całkowita absorpcja jonów metali ciężkich. 3 stoły

Wynalazek dotyczy rolnictwa i może być stosowany przy prowadzeniu specjalnych działań mających na celu zmniejszenie zawartości toksycznych stężeń metali ciężkich w zanieczyszczonych glebach w celu przywrócenia lub poprawy parametrów agrochemicznych niezbędnych do otrzymania produktów bezpiecznych dla środowiska.

Obecnie badacze krajowi i zagraniczni poszukują roślin hiperakumulacyjnych, których właściwości pozwalają na skuteczną ekstrakcję metali ciężkich z zanieczyszczonej gleby.

Źródła literackie podają, że rekultywacja gleb, czyli oczyszczenie ich z zanieczyszczeń za pomocą roślin, jest metodą stosunkowo nową (dziesięcioletnią), ekologiczną i postępową. Pozwala wyeliminować lub ograniczyć przenikanie metali ciężkich wzdłuż łańcucha z człowieka do gleby i wód gruntowych bez powodowania szkód środowisko.

W analogicznych pracach autorzy wykazują, że do fitoremediacji zanieczyszczonych gleb (oczyszczania za pomocą roślin) wykorzystuje się rośliny akumulacyjne: miotłę, rzodkiew oleistą, amarantus, a nawet rośliny dzikie.

Najbliższym analogiem wynalazku pod względem ogółu głównych istotnych cech jest sposób oczyszczania gleby z metali ciężkich poprzez hodowlę roślin fitomelantowych na zanieczyszczonych glebach, a następnie ich całkowite usunięcie z gleby (patrz RU 2282508, klasa A01B 79/02 , 27.00.2006).

Wady pracy analogowej obejmują badanie tylko jednej substancji zanieczyszczającej - cezu; nie wskazano współczynnika akumulacji biologicznej substancji zanieczyszczającej w stosowanych uprawach; nie ma jasnej koncepcji okresu zbiorów, ponieważ rośliny należą do różnych grup wymagań technologicznych i wykorzystano biologię rozwoju.

Celem wynalazku jest udoskonalenie stan ekologiczny biogeocenozy naturalne i kulturowe poprzez zmniejszenie zawartości toksycznych stężeń metali ciężkich w warstwie korzeniowej gleby.

Rezultatem technicznym jest pełniejsza absorpcja jonów metali ciężkich (ołowiu, kadmu i miedzi) z roztworu glebowego przy jednoczesnym zapewnieniu optymalnego pokrycia skażonego obszaru roślinami krokosza barwierskiego.

Zasadniczo zadanie to osiąga się poprzez uprawę krokosza na zanieczyszczonych glebach, nasiona wysiewa się w ilości 60-80 roślin na m2 (20-22 kg/ha), a następnie doprowadzenie i całkowite usunięcie roślin do końca kwitnienia i początek śmierci dolnych liści.

Proponowana dawka wysiewu zapewnia pełne pokrycie systemu korzeniowego rośliny objętością zanieczyszczonej gleby. Przy niższym tempie siewu pokrycie nie jest całkowite, a przy większym wydajność masy nadziemnej, a w konsekwencji całkowite usuwanie metali ciężkich przez rośliny krokosza barwierskiego, gwałtownie maleje.

Przykład wykonania betonowego

Doświadczenia przeprowadzono na terenie zakładów przetwarzania na Istrii.

Wiosenny siew roślin przeprowadzono ręcznie, a następnie sadzenie grabiami.

Próbki gleby pobierano przed siewem i bezpośrednio po zbiorze krokosza barwierskiego.

Zbiór przeprowadzono poprzez doprowadzenie rozwoju roślin do końca kwitnienia i początku obumierania dolnych liści.

Wyniki uzyskane podczas doświadczenia w warunkach polowych przekonująco dowodzą, że krokosz można zaliczyć do roślin będących hiperakumulatorami metali ciężkich.

Warto zauważyć, że w przypadku upraw na glebach zanieczyszczonych, nawet w miejscach nadmiernie akumulujących, zawartość metali takich jak ołów, kadm i miedź w próbkach roślin w części nadziemnej nie przekracza 1,2; Odpowiednio 0,5-1 i 10-12 mg/kg suchej masy (tab. 1).

Na podstawie przedstawionych wyników oraz danych dotyczących zawartości metali ciężkich (formy mobilnej) w glebie obliczono współczynnik akumulacji biologicznej (absorpcji) (tab. 2).

Jak wiadomo, jeśli w roślinach, nawet w przeliczeniu na masę nadziemną, współczynnik biologicznej akumulacji substancji toksycznych jest większy od jedności, to gatunek ten można zaliczyć do kategorii nadmiernie akumulujących; w rozważanym przykładzie stwierdzono również wysoki poziom CBN TA uzyskano w części korzeniowej roślin doświadczalnych.

Analiza bioproduktywności roślin w fazie kwitnienia nie wykazała toksycznego wpływu zanieczyszczonej gleby na wzrost i rozwój krokosza – średnia sucha masa łodyg wynosiła odpowiednio 557 g, korzeni – 143 g cm 2. Wysiew nasion odbywa się ręcznie w ilości 60-80 roślin na 1 metr kwadratowy. M.

Przy wysiewie gęstym powyżej 80 roślin/m2 odnotowano spadek produkcyjności masy nadziemnej średnio o 16%, rośliny uległy karłowatości, system korzeniowy krokosz miał mniejszą masę; najwyraźniej przy zagęszczeniu plonów rośliny krokosza wykazują allelopatię - wzajemne hamowanie wzrostu i rozwoju.

Wyniki badań szafranu stosowanego jako fitomeliorant przekonująco dowodzą wysokiej efektywności zdolności akumulacyjnych roślin do zmniejszania zawartości metali ciężkich w warstwie korzeniowej gleby.

Metoda czyszczenia obejmuje następujące środki:

Przygotowanie gleby do siewu;

Wysiew fitomeliorantu w ilości 60-80 roślin/m2 (20-22 kg/ha), głębokość siewu 4-5 cm;

Rozwój roślin krokosza kończy się kwitnieniem i początkiem obumierania dolnych liści, a następnie są one całkowicie usuwane z zanieczyszczonej gleby.

Zaproponowana metoda może w znaczący sposób zwiększyć efektywność fitosanacji, a przy ustaleniu praw autorskich stanowi podstawę do opracowania specyfikacji dla różnych programów fitoremediacji terenów skażonych.

Źródła informacji

1. Baran S., Kzhyvy E. Fitoremediacja gleb zanieczyszczonych ołowiem i kadmem przy użyciu miotły / Wpływ czynników naturalnych i antropogenicznych na ekosystemy społeczne, 2003. Nr 2. - s. 39-44.

3. Zhadko S.V., Daineko N.M. Akumulacja metali ciężkich w gatunkach drzew na ulicach Homla. // Izw. Homel. Uniwersytet Państwowy, 2003. Nr 5. - s. 77-80.

4. Kudryashova V.I. Akumulacja HM przez dzikie rośliny. - Sarańsk - 2003 - s. 10, 18, 50, 78.

5. Rakotosson Voahirana. Les metaux lourds et la phytorenediation: l „etat de l” art. // Eau, ind., niedogodności. 2003. Nr 260. - s. 45-48.

Metoda oczyszczania gleb z metali ciężkich poprzez uprawę roślin - fitomeliorantów na zanieczyszczonych glebach z późniejszym ich usunięciem, a jako roślinę stosuje się szafran - fitomeliorant, nasiona krokosza wysiewa się w zanieczyszczonej glebie w ilości 20-22 kg/ha, osobnik dorosły rośliny doprowadza się do końca fazy kwitnienia i początku obumierania dolnych liści, po czym fitomeliorant jest całkowicie usuwany z gleby.

Wnikanie metali ciężkich do rośliny regulowane jest przez materię organiczną gleby. Kiedy HM wchodzi w interakcję ze składnikiem organicznym gleby, tworzą się sole kwasów huminowych; złożone związki. Zachodzi proces neutralizacji toksycznych HM dostających się do gleby, dlatego siła wiązań pomiędzy HM a materią organiczną gleby ma istotny wpływ na zdolność gleby do samooczyszczania (Sokolov, Chernikov, 2008).

Ekosystemy lądowe, w szczególności gleba, są główną siłą produkcyjną surowców przemysłowych i żywności dla ludzi. Produkty wysokiej jakości nie powinny zawierać toksycznych stężeń HM. Produkty takie można uzyskać uprawiając rośliny wyłącznie na glebach o normalnej zawartości tych pierwiastków.

Gleby zawierające HM w ilościach przekraczających MPC wymagają obowiązkowej detoksykacji. Działania mające na celu doprowadzenie HM w zanieczyszczonych glebach do stężeń tła są niezwykle potrzebne zarówno w celu poprawy pokrywy glebowej i uzyskania wysokiej jakości produktów rolnych, jak i zapobiegania skażeniu HM wód gruntowych, które następuje w wyniku migracji HM w dół profilu glebowego (Sokolov, Czernikow, 2008; Postnikov, 2009).

Od dawna trwają prace nad opracowaniem metod detoksykacji gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi. VA Korolev pisze: „Wszystkie metody oczyszczania gleby można podzielić na trzy grupy:

  • 1) metody usuwania (usuwania) związków toksycznych z gleby (płukanie, ekstrakcja i ługowanie, usuwanie elektrochemiczne i elektrokinetyczne);
  • 2) metody lokalizacji (wiązania) substancji toksycznych w obrębie poziomu glebowego (mechaniczne ekrany (bariery), immobilizacja chemiczna);
  • 3) metody niszczenia zanieczyszczeń (tłumienia toksyczności) w masie glebowej (neutralizacja gazowa i chemiczna, rozkład hydrolityczny, utlenianie, niszczenie mikrobiologiczne)” (Korolev, 2001).

DS Orłow wyróżnia trzy grupy metod oczyszczania i neutralizacji gleb z zanieczyszczeń HM: mechaniczne, chemiczne i agrotechniczne (Orlov, Vasilievskaya, 1994).

Technologia elektrochemicznego sposobu oczyszczania gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi polega na transferze metali ciężkich pod wpływem stałego pole elektryczne pierwszorzędną rolę odgrywają procesy elektroosmozy i elektroforezy. Stosując technologię elektrokinetyczną, można z odpowiednią dokładnością sterować i sterować procesami czyszczenia, co jest niewątpliwą zaletą tej metody. Linie pola elektrycznego przemieszczają metale ciężkie podczas procesu oczyszczania i rozprowadzają je w miejscu elektrody, przy czym prędkość procesu jest kontrolowana przez natężenie pola.

Elektrody instaluje się w glebie w odległości 2-5 metrów od siebie i zanurza na głębokość 2 metrów. W zależności od charakteru wyekstrahowanej substancji toksycznej ustala się następujące parametry procesu elektrokinetycznego: natężenie pola, gęstość prądu, napięcie na elektrodach. Początkowe stężenia zanieczyszczeń w glebach można zmniejszyć 5-10 razy. Skuteczność czyszczenia jest dość wysoka (około 90%), ale taką skuteczność czyszczenia osiąga się tylko przy użyciu odczynników chemicznych lub roztworów środków powierzchniowo czynnych. Koszt elektrokinetycznego oczyszczania gleby jest dość wysoki i wynosi 130-150 dolarów amerykańskich za 1 m 3 (Novikov).

Chemiczna detoksykacja gleb polega na chemicznym wytrącaniu HM w wyniku umieszczenia toksycznej gleby w reaktorze z mieszaniną reaktywną (100 mg/kg siarkowodoru w azocie, wapno, siarczan sodu, tlenki żelaza, węgiel organiczny). Zaletami tej technologii jest to, że można ją stosować na glebach o różnej zawartości właściwości fizyczne i chemiczne. Skuteczność metody zależy od racjonalnie dobranego oddziaływania odczynnik-ekotoksykant. W wyniku traktowania gleby mieszaniną reakcyjną można związać 90% HM. Oczywistą wadą jest to, że gleby nie można oczyścić na miejscu i należy ją zebrać i przenieść do reaktora.

Istnieją także chemiczne metody oczyszczania gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi, które pozwalają na aplikowanie mieszaniny reakcyjnej bezpośrednio na zanieczyszczony obszar, a warstwa orna oczyszczonej gleby nie ma istotnego wpływu na funkcjonowanie ekosystemu jako cały.

Jedną z takich metod jest metoda oczyszczania czarnoziemów z metali ciężkich, która różni się tym, że jako mieszaninę odczynników sorpcyjnych stosuje się kompost organomineralny. Przygotowując kompost, miesza się następujące odczynniki: humus bydlęcy, fosfogips, superfosfat prosty. Kombinacja tych składników zależy od poziomu zawartości metali alkalicznych i musi odpowiadać następującym procentom masy całkowitej:

  • fosfogips 10,0-15,0;
  • superfosfat prosty 0,8-1,0;
  • Humus bydlęcy 84,0-89,2.

Dawka aplikacyjna mieszanki wynosi 100-110 t/ha. Niezbędnym parametrem jest zawartość materii organicznej w mieszaninie - około 20% przy średnim odczynie (pH) 6,0-6,5. Powstałą mieszaninę odczynników osadza się w glebie za pomocą kultywatorów na głębokość 0,25 m. Po 4-5 latach ponownie powtarza się dodawanie do gleby kompostu mineralno-organicznego (patent RF nr 2492944, 2013).

Metoda ta ma szereg wad. Metoda nie rozwiązuje problemu usuwania zanieczyszczeń z gleby, a jedynie czasowo (4-5 lat) przekształca mobilne formy HM w glebie w trudno dostępne dla roślin. Następuje także spadek aktywności wszystkich mikroelementów, co niekorzystnie wpływa na żyzność gleby. Najbardziej oczywistą i główną wadą chemicznej metody czyszczenia w porównaniu do innych jest wprowadzenie do oczyszczonej gleby zanieczyszczeń wtórnych. W składzie mieszanin reakcyjnych stosowanych w procesie remediacji znajdują się różne substancje chemiczne, które kumulują się w pokrywie glebowej i mogą powodować wtórne zanieczyszczenie substancjami o innym charakterze.

Biologiczne metody oczyszczania gleb, a w szczególności fitoremediacja, w pewnym stopniu rozwiązują dwa główne problemy: są bardziej ekonomiczne i nie wymagają wprowadzania do gleby specjalnych mieszanin, roztworów czy odczynników (nie ma w nich zanieczyszczeń wtórnych). W ostatnio Coraz częściej stosowane są metody odtwarzania ekosystemów z wykorzystaniem żywych roślin. Naukowcy uważają, że wykorzystanie roślin jest obiecujące w oczyszczaniu gleby z metali ciężkich i radionuklidów (Ebbs i in., 2008; Kramer, 2000).

Fitoremediacja to uprawa, przez określony czas, na skażonym terenie specjalnie wyselekcjonowanych gatunków roślin hiperakumulacyjnych, które akumulują metale ciężkie w systemie korzeniowym i przenoszą je do biomasy nadziemnej (Kvesitadze i in., 2005; Titov i in., 2007; Chaney i in., 1997, Salt i in., 1998). Przy wyborze zakładów remediacyjnych zasadniczą rolę odgrywa zdolność akumulacji metali ciężkich (Prasad, 2003; Kvesitadze i in., 2005; Titov i in., 2007). Ze względu na zdolność do akumulacji metali ciężkich wszystkie rośliny umownie dzieli się na:

  • hiperakumulatory - rośliny zdolne przetrwać w glebach o dużej zawartości substancji toksycznych (HM) i absorbować je w dużych ilościach w swoich organach dzięki fizjologicznym mechanizmom ochronnym przed nadmiarem HM;
  • baterie - rośliny zdolne do akumulacji metali w dużych ilościach w biomasie nadziemnej przy niewielkich stężeniach w glebie;
  • wskaźniki - rośliny akumulujące metale ciężkie w taki sposób, że zawartość metalu w roślinie jest równa jego zawartości w ekotopie;
  • wykluczenia (wykluczenia) - Rośliny odporne na HM, które utrzymują niskie stężenia HM w pędach przy wysokim poziomie zanieczyszczenia ekotopu (Baker, 1981; Antosiewicz, 1992; Saraswat i Rai, 2009).

Termin „hiperakumulator” został zaproponowany przez Chaneya (1983, 1997) na oznaczenie roślin, które akumulują ponad 1000 mg/kg absolutnie suchej masy Pb, 10 000 - Zn; 100 - Cd (Titov i in., 2007). Akumulatory umiarkowane to rośliny, w których narządach stężenie metali ciężkich jest dość wysokie, ale nie osiąga ustalonego progu (Titov i in., 2007).

Powszechnie przyjmuje się również, że rośliny, u których współczynnik translokacji lub współczynnik translokacji (stosunek zawartości metalu w pędach do jego zawartości w korzeniach) jest większy od jedności, są hiperakumulatorami, natomiast rośliny niebędące hiperakumulatorami mają wyższą zawartość metalu w korzeniach niż w pędach (Titov i in., 2007).

A.J.M. Baker pisze: „Pomiędzy metalofitami występują znaczne różnice zarówno w akumulacji metali ciężkich, jak i w tolerowanych przez nie stężeniach metali ciężkich, a także wyraźnie różnią się progi toksyczności. Wciąż jednak zdarzają się rośliny, u których stężenie metali ciężkich w pędach znacznie przekracza toksyczne. Rośliny takie, uprawiane na glebach zanieczyszczonych, gromadzą HM w swoich nadziemnych organach znacznie więcej niż zwykłe rośliny rosnące w tym samym miejscu” (Baker, 1994).

UKD 546.621.631

SORPCYJNE OCZYSZCZANIE GLEB Z METALI CIĘŻKICH1

sztuczna inteligencja Vezentsev, MA Trubitsyn,

L.F. Goldovskaya-Peristaya, N.A. Wołowiczewa

Biełgorodski uniwersytet państwowy, 308015, Biełgorod, ul. Pobieda, 85

[e-mail chroniony]

W pracy przedstawiono wyniki badań zdolności iłów rejonu Biełgorodu do absorpcji jonów Pb(II) i Cu(II) z wody oraz buforowych ekstraktów glebowych. W trakcie doświadczenia ustalono optymalny stosunek gliny do gleby, przy którym usuwanie metali ciężkich z gleby jest najskuteczniejsze.

Słowa kluczowe: sorbenty ilaste, gleba, aktywność sorpcyjna, montmorylonit, metale ciężkie.

Przemysłowe zastosowanie metali ciężkich jest bardzo różnorodne i powszechne. Dlatego w pobliżu przedsiębiorstw zwykle obserwuje się fitotoksyczność i szkodliwą akumulację w glebie. Metale ciężkie gromadzą się w górnych warstwach próchnicy gleby i są powoli usuwane poprzez wymywanie, zużycie przez rośliny i erozję. Humus i zasadowe warunki glebowe sprzyjają wchłanianiu metali ciężkich. Toksyczność metali ciężkich takich jak miedź, ołów, cynk, kadm itp. dla upraw rolnych w warunki naturalne wyraża się spadkiem plonów roślin towarowych na polach.

Istnieje kilka metod rekultywacji gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi i innymi substancjami zanieczyszczającymi:

Usunięcie zanieczyszczonej warstwy i jej zakopanie;

Inaktywacja lub redukcja toksycznego działania zanieczyszczeń za pomocą żywic jonowymiennych, materia organiczna, tworząc związki chelatowe;

Wapnowanie, stosowanie nawozów organicznych pochłaniających zanieczyszczenia i ograniczających ich przedostawanie się do roślin.

Stosowanie nawozów mineralnych (np. nawozów fosforowych, zmniejsza toksyczne działanie ołowiu, miedzi, cynku, kadmu);

Uprawa roślin odpornych na zanieczyszczenia.

Obecnie w praktyce światowej do ekologicznego uszlachetniania żyznych gleb coraz częściej stosuje się mineralne adsorbenty glinokrzemianowe: różne glinki, zeolity, skały zawierające zeolit ​​itp., które charakteryzują się dużą zdolnością absorpcji, odpornością na wpływy środowiska i mogą służyć jako doskonałe nośniki do utrwalania na powierzchni różnych związków podczas ich modyfikacji.

Materiały i metody badawcze

Praca ta stanowi kontynuację przeprowadzonych wcześniej badań iłów z rejonu Gubkińskiego obwodu Biełgorodskiego jako potencjalnych sorbentów do oczyszczania żyznych gleb z metali ciężkich.

1 Praca zrealizowana w ramach grantu Rosyjskiej Fundacji Badań Podstawowych, projekt nr 06-03-96318.

W pracy tej jako sorbenty wykorzystano gliny formacji kijowskiej złoża Siergijewskiego rejonu Gubkińskiego, różniące się składem materiałowym i właściwościami: K-7-05 (warstwa środkowa) i K-7-05 SW (warstwa dolna). . Jako obiekty czyszczące wykorzystano próbki gleby K-8-05 i nr 129, wybrane na terenie Gubkinsko-Starooskolskiego regionu przemysłowego. Wstępne badania wykazały, że iły złoża Siergijewskoje dobrze absorbują jony miedzi i ołowiu z modelu roztwory wodne. Dlatego też przeprowadzono dalsze badania z wykorzystaniem wody i ekstraktów buforowych z gleby.

Wodny ekstrakt przygotowano standardowymi metodami. Istota metody polega na ekstrakcji z gleby soli rozpuszczalnych w wodzie za pomocą wody destylowanej w stosunku gleby do wody wynoszącym 1:5. Stężenie jonów metali oznaczano metodą fotokolorymetryczną na urządzeniu KFK-3-01, stosując metody odpowiednie dla każdego metalu.

Ekstrakt buforowy z gleby przygotowano według standardowych metod Instytut Centralny usługi agrochemiczne dla rolnictwa (TSINAO) przy użyciu roztworu buforowego octanu amonu o pH 4,8. Ekstrahent ten został zaadaptowany przez służbę agrochemiczną do ekstrakcji mikroelementów dostępnych dla roślin. Początkowe stężenie mobilnych form miedzi i ołowiu dostępnych dla roślin w ekstrakcie buforowym oznaczono metodą atomowej spektrometrii absorpcyjnej.

Sorpcję jonów miedzi i ołowiu prowadzono w stałej temperaturze (20°C), w warunkach statycznych, przez 90 minut. Stosunek sorbent: sorbinian wynosił: 1:250; 1:50; 1:25; 1:8 i 1:5.

Dyskusja wyników

Badania wodnego ekstraktu przygotowywanego przez 4 godziny wykazały, że stężenie rozpuszczalnych w wodzie związków miedzi jest nieznaczne i wynosi 0,0625 mg/kg (w przeliczeniu na jony Cu2). Nie wykryto rozpuszczalnych w wodzie związków ołowiu.

Początkowe stężenie jonów metali ciężkich w ekstraktach buforowych z gleb wynosiło: dla gleby K-8-05: Cu2+ 2,20 mg/kg, Pb2+ 1,20 mg/kg; dla gleby nr 129: Cu2+ 4,20 mg/kg, Pb2+ 8,30 mg/kg.

Wyniki określenia stopnia oczyszczenia gleby K-8-05 glinami K-7-05 (warstwa środkowa) i K-7-05 SW (warstwa dolna) przedstawiono w tabeli 1.

Tabela 1

Stopień oczyszczenia ekstraktu buforowego z gleby K-8-05, mas., %

Sorbent: proporcja sorbinianu Glina K-7-05 (warstwa środkowa) Glina K-7-05 SW (warstwa dolna)

Cu2+ Pb2+ Cu2+ Pb2+

1: 250 45,5 33,3 54,5 33,3

1: 50 70,5 45,8 68,2 58,3

1: 25 72,3 58,3 79,5 58,3

1: 8 86,4 75,0 87,3 83,3

1: 5 95,5 83,3 95,5 83,3

Z wyników przedstawionych w tabeli 1 wynika, że ​​wraz ze wzrostem stosunku sorbent:sorbinian z 1:250 do 1:5 stopień oczyszczenia ekstraktu buforowego z jonów miedzi glinką K-7-05 wzrasta z 45,5 do 95,5%. i z jonów ołowiu - od 33,3 do 83,3%.

Stopień oczyszczenia ekstraktu buforowego glinką K-7-05 YuZ przy tym samym wzroście proporcji wzrósł z 54,5 do 95,5% (dla Cu2+) i z 33,3 do 83,3% (dla Pb2+).

Dla Twojej informacji początkowe stężenie jonów miedzi było większe niż jonów ołowiu. W rezultacie oczyszczanie ekstraktu buforowego z jonów miedzi za pomocą tych glinek jest skuteczniejsze niż z jonów ołowiu.

Tabela 2

Stopień oczyszczenia ekstraktu buforowego z gleby nr 129 z glinką K-7-05 (warstwa środkowa), wag. %

Stosunek sorbent: sorbinian Cu2+ +

1: 250 39,3 66,7

Uwaga: doświadczenia nie wykonano z glinką K-7-05 SW ze względu na brak wystarczającej ilości próbki.

Z wyników przedstawionych w tabeli 2 wynika, że ​​stopień oczyszczenia ekstraktu buforowego z gleby nr 129 gliną K-7-05 wraz ze wzrostem stosunku sorbent:sorbinian z 1:250 do 1:5 wzrasta z 39,3 do 93,0 % (dla jonów miedzi) i od 66,7 do 94,0% (dla jonów ołowiu).

Należy zauważyć, że w tej glebie początkowe stężenie jonów miedzi było niższe niż jonów ołowiu. Można zatem przyjąć, że skuteczność oczyszczania z jonów miedzi tej gleby nie jest gorsza niż gleby K-8-05.

Aby wyjaśnić mechanizm sorpcji metali ciężkich, oceniliśmy skład i stan kompleksu jonowymiennego skał ilastych w rejonie Biełgorodu. Stwierdzono, że zdolność kationowymienna badanych próbek waha się od 47,62 do 74,51 meq/100 g gliny.

Przeprowadzono kompleksowe badania właściwości kwasowo-zasadowych iłów. Oznaczenie kwasowości czynnej potwierdziło, że wszystkie gliny mają charakter zasadowy. Jednocześnie pH ekstraktu solnego z tych samych próbek mieści się w zakresie 7,2-7,7, co wskazuje, że glinki te charakteryzują się pewną dozą wymiennej kwasowości. Ilościowo wartość ta wynosi 0,13-0,22 mmol-eq/100 g gliny i wynika z niewielkiej zawartości wystarczająco ruchliwych wymiennych protonów. Ilość zasad wymiennych waha się w dość szerokim zakresie od 19,6 - 58,6 mmol-eq/100 g glinki. Biorąc pod uwagę uzyskane dane, postawiono hipotezę, że pojemność sorpcyjna badanych próbek gliny na metale ciężkie jest w dużej mierze zdeterminowana procesami wymiany jonowej.

Z przeprowadzonych prac można wyciągnąć następujące wnioski.

Wraz ze wzrostem stosunku sorbent: sorbinian z 1: 250 do 1: 5 stopień oczyszczenia gleby wzrasta: z 40 do 95% (dla jonów miedzi) i od 33 do 94% (dla jonów ołowiu) przy stosowaniu gliny z złoże Siergijewskoje (K-7-05) jako sorbent.

Badane glinki są skuteczniejszym sorbentem w stosunku do jonów miedzi niż jonów ołowiu.

Ustalono, że optymalny stosunek gliny do gleby wynosi 1:5. Przy takim stosunku stopień oczyszczenia gleby wynosi:

Dla jonów miedzi około 95% (wag.)

Dla jonów ołowiu około 83,% (wag.)

Referencje

1. Bingham F.T., Costa M., Eichenberger E. Niektóre zagadnienia toksyczności jonów metali. - M.:Mir, 1993. - 368 s.

2. Galiulin R.V., Galiulina R.A. Fitoekstrakcja metali ciężkich z gleb zanieczyszczonych // Agrochemia – 2003. – Nr 3. - s. 77 - 85.

3. Alekseev Yu.V., Lepkovich I.P. Kadm i cynk w roślinach fitocenoz łąkowych // Agrochemia – 2003. – nr 9. – s. 66 – 69.

4. Dayan U., Manusov N., Manusov E., Figovsky O. O braku współzależności między czynnikami abiotycznymi i antropoeicznymi /// International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology ISJAEE, 2006.-No. - s. 34 - 40.

5. Vezentsev A.I., Goldovskaya L.F., Sidnina N.A., Dobrodomova E.V. Zelentsova E.S. Określenie zależności kinetycznych sorpcji jonów miedzi i ołowiu przez skały rejonu Biełgorodu // Biuletyny naukowe BelSU. Seria Nauki Przyrodnicze – 2006. – nr 3 (30), zeszyt 2. - s. 85-88

6. Goldovskaya-Peristaya L.F., Vezentsev A.I., Sidnina N.A., Zelentsova E.S. Badanie zawartości brutto i zawartości mobilnych form kadmu w glebach regionu przemysłowego Gubkinsky-Starooskolsky // Biuletyny naukowe BelSU. Seria „Nauki Przyrodnicze”. – 2006. – nr 3(23), zeszyt 4. - s. 65-68.

7. Wytyczne w sprawie oznaczania metali ciężkich w glebach pól uprawnych i produktach roślinnych - M.: TsINAO, 1992.-61p.

8. Państwowa kontrola jakości wody. - M.: IPK. Wydawnictwo Standardów, 2001. - 690 s.

SORPCJA OCZYSZCZANIE GLEB Z METALI CIĘŻKICH A.I. Vesentsev, MA Troubitsin, L.F. Goldovskaya-Peristaya, N.A. Wołowiczewa

Biełgorod Państwowy Uniwersytet, ul. Pobieda 85, Biełgorod, 308015 vesentsev@bsu. edu. ru

W pracy przedstawiono wyniki badań zdolności iłów rejonu Biełgorodu do absorpcji jonów Pb(II) i Cu(II) z wody i buforowych ekstraktów glebowych. Podczas eksperymentu ustala się optymalny stosunek gliny do mielonej, zapewniający najskuteczniejsze oczyszczanie z metali ciężkich.

Słowa kluczowe: sorbenty ilaste, gleba, aktywność sorpcyjna, montmorylonit, metale ciężkie.