Ce poți găti din calmar: rapid și gustos

Invenția se referă la domeniu agricultură. O metodă de curățare a solurilor de metale grele implică creșterea plantelor fitomeliorant pe soluri contaminate și apoi îndepărtarea acestora. Sofranul este folosit ca planta fitomelioranta. Semințele de șofrăn se seamănă în sol contaminat cu o rată de 20-22 kg/ha, plantele adulte sunt aduse la sfârșitul înfloririi și frunzele inferioare încep să moară, după care fitomeliorantul este îndepărtat complet din sol. Este asigurată absorbția completă a ionilor de metale grele. 3 mese

Invenţia se referă la agricultură şi poate fi utilizată atunci când se realizează măsuri speciale de reducere a conţinutului de concentraţii toxice de metale grele în cenozele din sol contaminate în scopul refacerii sau îmbunătăţirii parametrilor agrochimici necesari obţinerii de produse sigure pentru mediu.

În prezent, cercetătorii interni și străini caută plante hiperacumulative, ale căror proprietăți fac posibilă extragerea eficientă a metalelor grele din solul contaminat.

Surse literare relatează că refacerea solului sau curățarea acestora de contaminare cu ajutorul plantelor este o metodă relativ nouă (veche de zece ani), ecologică și progresivă. Vă permite să eliminați sau să limitați transferul de metale grele de-a lungul lanțului de la oameni la sol și apele subterane, fără a dăuna mediului.

În lucrări analoge, autorii arată că în scopul fitoremedierii solurilor contaminate (curățarea cu ajutorul plantelor) se folosesc următoarele plante acumulative: mătură, ridichi oleaginoase, amarant și chiar plante sălbatice.

Cel mai apropiat analog al invenției în ceea ce privește totalitatea principalelor caracteristici esențiale este o metodă de curățare a solurilor de metale grele prin cultivarea plantelor fitomelante pe soluri contaminate cu îndepărtarea completă ulterioară a acestora din sol (vezi RU 2282508, Clasa A01B 79/02). , 27.00.2006).

Dezavantajele muncii analogice includ studiul unui singur poluant - cesiu nu este indicat coeficientul de acumulare biologică a poluantului pentru culturile utilizate, nu există o concepție clară a perioadei de recoltare, deoarece culturile din diferite grupuri de cerințe tehnologice; au fost folosite biologia dezvoltării.

Obiectivul invenţiei este de a îmbunătăţi starea ecologică a biogeocenozelor naturale şi culturale prin reducerea conţinutului de concentraţii toxice de metale grele din stratul radicular al solului.

Rezultatul tehnic este o absorbție mai completă a ionilor de metale grele (plumb, cadmiu și cupru) din soluția de sol, creând în același timp o acoperire optimă a zonei contaminate cu plante de șofrănel.

În esență, sarcina se realizează prin cultivarea șofrănelului pe soluri contaminate, semințele sunt semănate cu o rată de 60-80 de plante pe m2 (20-22 kg/ha), urmată de aducerea și îndepărtarea completă a plantelor până la sfârșitul înfloririi și începutul morții frunzelor inferioare.

Rata de însămânțare propusă asigură acoperirea completă a sistemului radicular al plantei prin volumul de sol contaminat. La o rată de însămânțare mai mică, acoperirea nu este completă, iar la o rată mai mare, productivitatea masei supraterane și, în consecință, îndepărtarea totală a metalelor grele de către plantele de șofrăn scade brusc.

Exemplu de execuție concretă

Experimentele au fost efectuate pe teritoriul instalațiilor de tratare din Istra.

Semănatul de primăvară a plantelor s-a efectuat manual, urmat de plantat cu greblă.

Probele de sol au fost prelevate înainte de însămânțare și imediat după recoltarea șofrănelului.

Recoltarea s-a realizat prin aducerea dezvoltării plantelor la sfârșitul înfloririi și la începutul morții frunzelor inferioare.

Rezultatele obținute în timpul experimentului în condiții de teren dovedesc în mod convingător că șofrănelul poate fi clasificat ca o plantă care este un hiperacumulator de metale grele.

Este interesant de remarcat că, de regulă, atunci când este cultivat pe soluri contaminate, chiar și în hiperacumulante, conținutul de metale precum plumbul, cadmiul și cuprul din probele de plante din partea supraterană nu depășește 1,2; 0,5-1 și respectiv 10-12 mg/kg greutate uscată (Tabelul 1).

Pe baza rezultatelor prezentate și a datelor privind conținutul de metale grele (forma mobilă) în sol, a fost calculat coeficientul de acumulare biologică (absorbție) (Tabelul 2).

După cum se știe, dacă la plante, chiar și în ceea ce privește masa supraterană, coeficientul de acumulare biologică a substanțelor toxice este mai mare de unu, atunci acest tip pot fi clasificate ca hiperacumulanți în exemplul luat în considerare, CBN TA a fost, de asemenea, obținut în partea rădăcină a plantelor experimentale.

Analiza bioproductivității plantelor în timpul fazei de înflorire nu a evidențiat niciun efect toxic al solului contaminat asupra creșterii și dezvoltării șofranului - greutatea medie uscată a tulpinilor a fost de 557 g, rădăcini - 143 g cm 2, respectiv. Semănatul semințelor se efectuează manual cu o rată de 60-80 de plante pe 1 metru pătrat. m.

La semănat dens, peste 80 de plante/m2, s-a remarcat o scădere a productivității masei supraterane în medie cu 16%, plantele s-au piperizat, sistemul radicular al șofrănelului a avut mai puțină masă, se pare că la compactarea culturilor, alelopatie se manifestă în plante de șofrăn - inhibarea reciprocă a creșterii și dezvoltării .

Rezultatele testării șofrănelului atunci când este utilizat ca fitomeliorant dovedesc în mod convingător eficiența ridicată a capacității de acumulare a plantelor de a reduce conținutul de metale grele din stratul radicular al solului.

Metoda de curățare include următoarele măsuri:

Pregătirea solului pentru însămânțare;

Semănat fitomeliorant în ritm de 60-80 plante/m2 (20-22 kg/ha), adâncimea de însămânțare 4-5 cm;

Dezvoltarea plantelor de șofrănel este adusă la sfârșitul înfloririi și la începutul morții frunzelor inferioare, apoi sunt îndepărtate complet din solul contaminat.

Metoda propusă poate crește semnificativ eficiența fitosanitarii, iar la stabilirea dreptului de autor, oferă baza pentru elaborarea specificațiilor pentru diferite scheme de fitoremediere pentru zonele contaminate.

Surse de informare

1. Baran S., Kzhyvy E. Fitoremedierea solurilor contaminate cu plumb și cadmiu folosind mătură / Influența factorilor naturali și antropici asupra socioecosistemelor, 2003. Nr. 2. - P.39-44.

3. Zhadko S.V., Daineko N.M. Acumularea de metale grele în specii de arbori pe străzile din Gomel. // Izv. Gomel. Universitatea de Stat, 2003. Nr 5. - P.77-80.

4. Kudryashova V.I. Acumularea de HM de către plantele sălbatice. - Saransk - 2003 - p. 10, 18, 50, 78.

5. Rakotosson Voahirana. Les metaux lourds et la phytorenediation: l "etat de l" art. // Eau, ind., neplăceri. 2003. Nr 260. - P.45-48.

FORMULA INVENŢIEI

O metodă de curățare a solurilor de metale grele prin creșterea plantelor - fitomeliorant pe soluri contaminate cu îndepărtarea ulterioară a acestora, iar șofrănelul este folosit ca plantă - fitomeliorant, semințele de șofrăn se seamănă în sol contaminat cu o rată de 20-22 kg/ha, adult plantele sunt aduse la sfârșitul fazei de înflorire și la începutul morții frunzelor inferioare, după care fitomeliorantul este îndepărtat complet din sol.

Introducerea acidului boric în sol, datorită participării borului la formarea compușilor metalici complecși cu derivați polizaharidici pectină și ramnogalacturonan II în timpul formării unei rețele în matricea peretelui celular, crește semnificativ îndepărtarea metalelor grele din sol prin remedieri de plante. Există o metodă de purificare biologică a solului de metale grele folosind plante remediante. În metoda de fitoremediere propusă, acidul boric este introdus în sol în doze mici de 0110 kg ha, ceea ce face posibilă creșterea eliminării...

Dacă această lucrare nu vă convine, în partea de jos a paginii există o listă cu lucrări similare. De asemenea, puteți utiliza butonul de căutare

Metodă de purificare biologică a solurilor de metale grele.

1. Scurtă descriere a dezvoltării.

Introducerea acidului boric în sol, datorită participării borului la formarea compușilor metalici complecși cu derivați polizaharidici pectină și ramnogalacturonan-II în timpul formării unei rețele în matricea peretelui celular, crește semnificativ îndepărtarea metalelor grele din solul prin plante de remediere.Acest principiu a fost utilizat în dezvoltarea unei metode de fitoremediere a solurilor contaminate cu metale grele. Metoda este concepută pentru a proteja și restaura resurse naturale, este ecologic, ieftin.

2. Avantajele dezvoltării și compararea cu analogii.

Există o metodă de purificare biologică a solului de metale grele folosind plante remediante. În metoda de fitoremediere propusă, acidul boric este introdus în sol în doze mici (0,1-1,0 kg/ha), ceea ce permite de zeci de ori creșterea eliminării metalelor grele din solul contaminat de către plantele de remediere și reglarea eliminării anumitor metale din sol.

3. Zone utilizare comercială dezvoltare.

Fitoremedierea solurilor contaminate cu metale grele folosind acid boric pentru a viza valori critice: 1) în agricultură (pentru agricultură, horticultură, zootehnie); 2) în construcții peisagistice (pentru folosirea terenurilor recreative); 3) în economia urbană (pentru organizarea zonelor de recreere în zone restaurate); 4) în arii naturale special protejate (pentru a asigura condiții de existență a speciilor rare și pe cale de dispariție).

4. Forma de protecție a proprietății intelectuale.

Brevet primit pentru invenție nr. 2342822 „Metoda de purificare biologică a solurilor de metale grele” din 10 ianuarie 2010.

Dezvoltator FGBUN IL KarRC RAS.

Compoziția chimică a solurilor din diferite teritorii este eterogenă, iar distribuția elementelor chimice conținute în sol pe întreg teritoriul este inegală. De exemplu, fiind predominant într-o stare dispersată, metalele grele sunt capabile să formeze legături locale, unde concentrațiile lor sunt de multe sute și de mii de ori mai mari decât nivelurile clarke.

O serie de elemente chimice sunt necesare pentru funcționarea normală a organismului. Deficiența, excesul sau dezechilibrul lor pot provoca boli numite microelementoze 1 sau endemisme biogeochimice, care pot fi atât naturale, cât și produse de om. În distribuția lor, un rol important îl joacă apa, precum și produsele alimentare, în care intră elemente chimice din sol prin lanțurile trofice.

S-a stabilit experimental că procentul de HM din plante este influențat de procentul de HM din sol, atmosferă și apă (în cazul algelor). De asemenea, s-a observat că pe solurile cu același conținut de metale grele, aceeași cultură produce recolte diferite, deși au coincis și condițiile climatice. Apoi a fost descoperită dependența randamentului de aciditatea solului.

Cele mai studiate contaminari ale solului sunt cadmiul, mercurul, plumbul, arsenul, cuprul, zincul si manganul. Să luăm în considerare contaminarea solului cu aceste metale separat pentru fiecare. 2

Cadmiu (Cd)

Conținutul de cadmiu din scoarța terestră este de aproximativ 0,15 mg/kg. Cadmiul este concentrat în roci vulcanice (în cantități de la 0,001 la 1,8 mg/kg), metamorfice (în cantități de la 0,04 la 1,0 mg/kg) și sedimentare (în cantități de la 0,1 la 11,0 mg/kg). Solurile formate pe baza unor astfel de materiale inițiale conțin 0,1-0,3; 0,1 - 1,0 și, respectiv, 3,0 - 11,0 mg/kg cadmiu.

În solurile acide, cadmiul este prezent sub formă de Cd 2+, CdCl +, CdSO 4, iar în solurile calcaroase - sub formă de Cd 2+, CdCl +, CdSO 4, CdHCO 3 +.

Absorbția de cadmiu de către plante scade semnificativ atunci când solurile acide sunt calcarate. În acest caz, o creștere a pH-ului reduce solubilitatea cadmiului în umiditatea solului, precum și biodisponibilitatea cadmiului din sol. Astfel, conținutul de cadmiu din frunzele de sfeclă de pe solurile calcaroase a fost mai mic decât conținutul de cadmiu din aceleași plante pe soluri necalar. Un efect similar a fost demonstrat pentru orez și grâu -->.

Efectul negativ al creșterii pH-ului asupra disponibilității cadmiului este asociat cu o scădere nu numai a solubilității cadmiului în faza de soluție a solului, ci și a activității rădăcinilor, care afectează absorbția.

Cadmiul este destul de puțin mobil în sol, iar dacă pe suprafața sa se adaugă material care conține cadmiu, cea mai mare parte a acestuia rămâne neatinsă.

Metodele de îndepărtare a contaminanților din sol includ fie îndepărtarea stratului contaminat în sine, îndepărtarea cadmiului din strat, fie acoperirea stratului contaminat. Cadmiul poate fi transformat în compuși complecși insolubili prin agenți de chelare disponibili (de exemplu, acid etilendiaminotetraacetic). .

Din cauza absorbției relativ rapide a cadmiului din sol de către plante și a toxicității scăzute a concentrațiilor frecvente, cadmiul se poate acumula în plante și poate intra în lanțul trofic mai repede decât plumbul și zincul. Prin urmare, cadmiul prezintă cel mai mare pericol pentru sănătatea umană la introducerea deșeurilor în sol.

O procedură pentru reducerea la minimum a cantității de cadmiu care poate pătrunde în lanțul alimentar uman din solurile contaminate este de a cultiva culturi nealimentare sau culturi care absorb cantități mici de cadmiu în sol.

În general, culturile cultivate pe soluri acide absorb mai mult cadmiu decât cele cultivate pe soluri neutre sau alcaline.

Prin urmare, calcarea solurilor acide este un mijloc eficient de reducere a cantității de cadmiu absorbit.

Mercurul se găsește în natură sub formă de vapori de metal Hg 0 formați în timpul evaporării sale din scoarța terestră; sub formă de săruri anorganice Hg(I) și Hg(II) și sub formă de compus organic de metilmercur CH 3 Hg +, derivați monometil și dimetil CH 3 Hg + și (CH 3) 2 Hg.

Mercurul se acumulează în orizontul superior (0-40 cm) al solului și migrează slab în straturile sale mai adânci. Compușii de mercur sunt substanțe de sol extrem de stabile. Plantele care cresc pe solul contaminat cu mercur absorb cantități semnificative de element și îl acumulează în concentrații periculoase sau nu cresc.

Plumb (Pb)

Conform experimentelor desfășurate în condiții de cultură nisipoasă cu introducerea unor concentrații de prag în sol de Hg (25 mg/kg) și Pb (25 mg/kg) și depășirea concentrațiilor de prag de 2-20 de ori, plantele de ovăz cresc și se dezvoltă normal până la un anumit nivel de contaminare. Pe măsură ce concentrația de metale crește (pentru Pb începând de la o doză de 100 mg/kg), aspect plantelor. La doze extreme de metale, plantele mor în decurs de trei săptămâni de la începutul experimentelor. Conținutul de metale din componentele biomasei este distribuit în ordine descrescătoare astfel: rădăcini - parte supraterană - boabe.

Aportul total de plumb în atmosferă (și, prin urmare, parțial în sol) din transportul auto în Rusia în 1996 a fost estimat la aproximativ 4,0 mii tone, inclusiv 2,16 mii tone contribuit de transportul de mărfuri. Sarcina maximă de plumb a avut loc în regiunile Moscova și Samara, urmate de regiunile Kaluga, Nijni Novgorod, Vladimir și alte entități constitutive ale Federației Ruse situate în partea centrală a teritoriului european al Rusiei și Caucazului de Nord. Cele mai mari emisii absolute de plumb au fost observate în regiunile Ural (685 t), Volga (651 t) și Siberia de Vest (568 t). Iar impactul cel mai negativ al emisiilor de plumb a fost observat în teritoriile Tatarstan, Krasnodar și Stavropol, Rostov, Moscova, Leningrad, Nijni Novgorod, Volgograd, Voronezh, Saratov și Samara (ziarul Green World, numărul special nr. 28, 1997).

Arsenic (As)

Arsenicul se găsește în mediu într-o varietate de forme stabile din punct de vedere chimic. Cele două stări principale de oxidare sunt As(III) și As(V). Arsenicul pentavalent este obișnuit în natură sub forma unei varietăți de compuși anorganici, deși arsenul trivalent este ușor de detectat în apă, mai ales în condiții anaerobe.

Cupru(Cu)

Mineralele naturale de cupru din sol includ sulfați, fosfați, oxizi și hidroxizi.

Sulfurile de cupru se pot forma în soluri slab drenate sau inundate unde apar condiții reducătoare. Mineralele de cupru sunt de obicei prea solubile pentru a rămâne în solurile agricole cu drenaj liber. În solurile contaminate cu metale, totuși, mediul chimic poate fi controlat prin procese de neechilibru care conduc la acumularea de faze solide metastabile. Se presupune că covellita (CuS) sau calcopirita (CuFeS 2) pot fi prezente și în solurile restaurate contaminate cu cupru.

Urme de cupru pot apărea ca incluziuni de sulfuri discrete în silicați și pot înlocui izomorf cationii în filosilicați. Mineralele argiloase care sunt dezechilibrate în sarcină absorb cuprul în mod nespecific, dar oxizii și hidroxizii de fier și mangan prezintă o afinitate specifică foarte mare pentru cupru. Compușii organici cu greutate moleculară mare sunt capabili să fie absorbanți solizi pentru cupru, în timp ce substanțele organice cu greutate moleculară mică tind să formeze complexe solubile.

Complexitatea compoziției solului limitează capacitatea de a separa cantitativ compușii de cupru în forme chimice specifice. indică -->Prezența unei mase mari de conglomerate de cupru se găsește atât în ​​substanțele organice, cât și în oxizii de Fe și Mn. Introducerea deșeurilor cu conținut de cupru sau a sărurilor anorganice de cupru crește concentrația compușilor de cupru în sol care pot fi extrași cu reactivi relativ blânzi; Astfel, cuprul poate fi prezent în sol sub formă de forme chimice labile. Dar elementul ușor solubil și înlocuibil - cuprul - formează o cantitate mică de forme capabile de absorbție de către plante, de obicei mai puțin de 5% din conținutul total de cupru din sol.

Toxicitatea cuprului crește odată cu creșterea pH-ului solului și atunci când capacitatea de schimb cationic al solului este scăzută. Îmbogățirea cuprului prin extracție are loc numai în straturile de suprafață ale solului, iar culturile de cereale cu sisteme radiculare adânci nu suferă de acest lucru.

Fitotoxicitatea cuprului apare inițial dintr-un exces de cupru disponibil în sol și este sporită de aciditatea solului. Deoarece cuprul este relativ inactiv în sol, aproape tot cuprul care intră în sol rămâne în straturile superioare. Adăugarea de materie organică în solurile contaminate cu cupru poate reduce toxicitatea datorită adsorbției metalului solubil de către substratul organic (aceasta face ionii de Cu 2+ mai puțin disponibili pentru plante compuși complecși) sau prin creșterea mobilității ionilor de Cu 2+ și leșierea acestora din sol sub formă de complecși organocupriici solubili.

Zinc (Zn)

Zincul poate fi prezent în sol sub formă de oxosulfați, carbonați, fosfați, silicați, oxizi și hidroxizi. Acești compuși anorganici sunt metastabili în terenurile agricole bine drenate. Sfalerita ZnS pare a fi forma dominantă termodinamic atât în ​​solurile reduse, cât și în cele oxidate. O anumită asociere a zincului cu fosforul și clorul este evidentă în sedimentele reduse contaminate cu metale grele. Prin urmare, sărurile de zinc relativ solubile ar trebui găsite în solurile bogate în metale.

Zincul este înlocuit izomorf cu alți cationi din mineralele silicate și poate fi obturat sau coprecipitat cu mangan și hidroxizi de fier. Filosilicații, carbonații, oxizii metalici hidratați și compușii organici absorb bine zincul, folosind atât locuri de legare specifice, cât și nespecifice.

Solubilitatea zincului crește în solurile acide, precum și în timpul formării complexelor cu liganzi organici cu greutate moleculară mică. Condițiile reducătoare pot reduce solubilitatea zincului datorită formării de ZnS insolubil.

Fitotoxicitatea zincului apare de obicei atunci când rădăcinile plantelor intră în contact cu o soluție din sol care conține exces de zinc. Transportul zincului prin sol are loc prin schimb și difuzie, ultimul proces fiind dominant în solurile sărace în zinc. Transportul metabolic este mai semnificativ în solurile bogate în zinc, în care concentrațiile de zinc solubil sunt relativ stabile.

Mobilitatea zincului în sol crește în prezența agenților chelatori (naturali sau sintetici). Creșterea concentrației de zinc solubil cauzată de formarea de chelați solubili compensează scăderea mobilității cauzată de creșterea dimensiunii moleculare. Concentrațiile de zinc din țesutul plantelor, absorbția totală și simptomele de toxicitate sunt corelate pozitiv cu concentrația de zinc din soluția care scaldă rădăcinile plantelor.

Ionul Zn 2+ liber este absorbit predominant de sistemul radicular al plantelor, prin urmare formarea chelaților solubili promovează solubilitatea acestui metal în sol, iar această reacție compensează disponibilitatea redusă a zincului în formă chelatată.

Forma inițială de contaminare cu metal afectează potențialul de toxicitate cu zinc: disponibilitatea zincului pentru plantele din solurile fertilizate cu un conținut total echivalent din acest metal scade în ordinea ZnSO 4 >nămol >compost de gunoi.

Majoritatea experimentelor de contaminare a solului cu nămol care conține Zn nu au arătat o scădere a randamentului sau fitotoxicitatea lor evidentă; cu toate acestea, introducerea lor pe termen lung cu de mare viteză

poate deteriora plantele. O simplă aplicare a zincului sub formă de ZnSO 4 determină o scădere a creșterii culturilor în solurile acide, în timp ce aplicarea sa pe termen lung în soluri aproape neutre trece neobservată.

Zincul atinge niveluri toxice în solurile agricole de obicei din zinc de suprafață; de obicei nu pătrunde mai adânc de 15-30 cm Rădăcinile adânci ale anumitor culturi pot evita contactul cu excesul de zinc datorită amplasării lor în subsolul necontaminat.

Vararea solurilor contaminate cu zinc reduce concentrația acestuia din urmă în culturile de câmp. Adăugările de NaOH sau Ca(OH) 2 reduc toxicitatea zincului în culturile de legume cultivate pe soluri cu turbă bogată în zinc, deși în aceste soluri absorbția zincului de către plante este foarte limitată. Deficiența de fier cauzată de zinc poate fi eliminată prin adăugarea de chelați de fier sau FeSO 4 în sol sau direct pe frunze. Îndepărtarea fizică sau îngroparea stratului superior contaminat cu zinc poate evita cu totul efectele toxice ale metalului asupra plantelor.

Mangan

Solubilitatea Mn 4+ este extrem de scăzută; manganul trivalent este foarte instabil în sol. Majoritatea manganului din soluri este prezent sub formă de Mn 2+, în timp ce în solurile bine aerate cea mai mare parte a acestuia în fază solidă este prezentă sub formă de oxid, în care metalul se află în starea IV de oxidare; în solurile slab aerate, manganul este restabilit încet de mediul microbian și trece în soluția din sol, devenind astfel extrem de mobil.

Solubilitatea Mn 2+ crește semnificativ la valori scăzute ale pH-ului, dar absorbția de mangan de către plante scade.

Toxicitatea manganului apare adesea acolo unde nivelurile totale de mangan sunt moderate până la ridicate, pH-ul solului este destul de scăzut și disponibilitatea oxigenului din sol este scăzută (adică, există condiții de reducere). Pentru a elimina efectele acestor condiții, pH-ul solului trebuie crescut prin varare, trebuie făcute eforturi pentru îmbunătățirea drenajului solului, iar debitul de apă trebuie redus, adică. îmbunătățește în general structura unui sol dat.

UDC 546.621.631

PURIFICAREA SORBITĂRII SOLURILOR DIN METALELE GRE1

A.I. Vezentsev, M.A. Trubitsyn,

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

Universitatea de Stat din Belgorod, 308015, Belgorod, st. Pobeda, 85

[email protected]

Sunt prezentate rezultatele unui studiu al capacității argilelor. Regiunea Belgorod absorb ionii de Pb (II) și Cu (II) din apă și tamponează extractele din sol. În timpul experimentului a fost stabilit raportul optim argilă:sol, la care îndepărtarea metalelor grele din sol este cea mai eficientă.

Cuvinte cheie: adsorbanți de argilă, sol, activitate de sorbție, montmorillonit, metale grele.

Utilizarea industrială a metalelor grele este foarte diversă și răspândită. De aceea, fitotoxicitatea și acumularea dăunătoare în sol sunt de obicei observate în apropierea întreprinderilor. Metale grele se acumulează în orizonturile superioare de humus ale solului și sunt îndepărtate lent prin levigare, consum de plante și eroziune. Humusul și condițiile alcaline ale solului favorizează absorbția metalelor grele. Toxicitatea metalelor grele precum cuprul, plumbul, zincul, cadmiul etc. pentru culturile agricole în condiţii naturale se exprimă printr-o scădere a randamentului culturilor comerciale în câmp.

Există mai multe metode de remediere a solurilor contaminate cu metale grele și alți poluanți:

Îndepărtarea stratului contaminat și îngroparea acestuia;

Inactivarea sau reducerea efectului toxic al poluanților folosind rășini schimbătoare de ioni, substanțe organice care formează compuși chelați;

Vararea, aplicarea de îngrășăminte organice care absorb poluanții și reduc intrarea acestora în plante.

Aplicație îngrășăminte minerale(de exemplu, fosfatul, reduce efectele toxice ale plumbului, cuprului, zincului, cadmiului);

Culturi care sunt rezistente la poluare.

În prezent, în practica mondială, pentru rafinarea ecologică a solurilor fertile se folosesc din ce în ce mai mult adsorbanții minerali aluminosilicați: diverse argile, zeoliți, roci care conțin zeoliți etc., care se caracterizează prin capacitate mare de absorbție, rezistență la influențele mediului și pot servi ca purtători excelente pentru fixarea pe suprafața diferiților compuși în timpul modificării lor.

Materiale și metode de cercetare

Această lucrare este o continuare a studiilor efectuate anterior asupra argilelor din districtul Gubkinsky din regiunea Belgorod ca potențiali absorbanți pentru purificarea solurilor fertile de metale grele.

1 Lucrarea a fost susținută de un grant de la Fundația Rusă pentru Cercetare de bază, proiect Nr. 06-03-96318.

În această lucrare, au fost utilizate ca adsorbanți argile din formațiunea Kiev a zăcământului Sergievsky din regiunea Gubkinsky, diferite în compoziția materialului și proprietăți: K-7-05 (stratul mijlociu) și K-7-05 SW (stratul inferior). . Probele de sol K-8-05 și nr. 129, selectate pe teritoriul regiunii industriale Gubkinsko-Starooskolsky, au fost folosite ca obiecte de curățare. Studiile preliminare au arătat că argilele zăcămintei Sergievskoye absorb bine ionii de cupru și plumb din soluțiile apoase model. Prin urmare, au fost efectuate studii suplimentare cu apă și extracte tampon din sol.

Extractul apos a fost preparat conform metodelor standard. Esența metodei este extragerea sărurilor solubile în apă din sol cu ​​apă distilată la un raport sol-apă de 1:5. Concentrația ionilor metalici a fost determinată prin metoda fotocolorimetrică pe un dispozitiv KFK-3-01 folosind metodele adecvate pentru fiecare metal.

Un extract tampon din sol a fost preparat conform metodei standard a Institutului Central de Servicii Agrochimice pentru Agricultură (TsINAO) folosind o soluție tampon de acetat de amoniu cu un pH de 4,8. Acest extractant a fost adoptat de serviciul agrochimic pentru a extrage microelementele disponibile plantelor. Concentrația inițială a formelor mobile de cupru și plumb disponibile plantelor în extractul tampon a fost determinată prin spectrometrie de absorbție atomică.

Absorbția ionilor de cupru și plumb a fost efectuată la o temperatură constantă (20 °C), în condiții statice timp de 90 de minute. Raportul sorbant: sorbat a fost: 1: 250; 1:50; 1:25; 1:8 și 1:5.

Discuția rezultatelor

Un studiu al extractului apos, care a fost preparat timp de 4 ore, a arătat că concentrația de compuși de cupru solubili în apă este nesemnificativă și se ridică la 0,0625 mg/kg (în termeni de ioni de Cu2). Nu au fost detectați compuși de plumb solubili în apă.

Concentrația inițială a ionilor de metale grele în extractele tampon din sol a fost: pentru sol K-8-05: Cu2+ 2,20 mg/kg, Pb2+ 1,20 mg/kg; pentru solul nr. 129: Cu2+ 4,20 mg/kg, Pb2+ 8,30 mg/kg.

Rezultatele determinării gradului de epurare a solului K-8-05 cu argile K-7-05 (stratul mijlociu) și K-7-05 SW (stratul inferior) sunt prezentate în Tabelul 1.

Tabelul 1

Gradul de purificare a extractului tampon din sol K-8-05, masa, %

Sorbent: raport de sorbat Argilă K-7-05 (stratul mijlociu) Argilă K-7-05 SW (stratul inferior)

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

Rezultatele prezentate în Tabelul 1 arată că, odată cu creșterea raportului sorbant:sorbat de la 1:250 la 1:5, gradul de purificare a extractului tampon din ionii de cupru cu argilă K-7-05 crește de la 45,5 la 95,5% , iar din ionii de plumb - de la 33,3 la 83,3%.

Gradul de purificare a extractului tampon cu argilă K-7-05 YuZ cu aceeași creștere a raportului a crescut de la 54,5 la 95,5% (pentru Cu2+) și de la 33,3 la 83,3% (pentru Pb2+).

Pentru informațiile dumneavoastră, concentrația inițială a ionilor de cupru a fost mai mare decât cea a ionilor de plumb. În consecință, purificarea extractului tampon din ionii de cupru cu aceste argile este mai eficientă decât din ionii de plumb.

Tabelul 2

Gradul de purificare a extractului tampon din sol nr. 129 cu argilă K-7-05 (stratul mijlociu), greutate. %

Absorbant: raport de sorbat Cu2+

1: 250 39,3 66,7

Notă: experimentul nu a fost realizat cu argilă K-7-05 SW din cauza lipsei unei cantități suficiente de probă.

Rezultatele prezentate în tabelul 2 arată că gradul de purificare a extractului tampon din solul nr. 129 cu argilă K-7-05 cu o creștere a raportului sorbant:sorbat de la 1:250 la 1:5 crește de la 39,3 la 93,0 % (pentru ionii de cupru) și de la 66,7 la 94,0% (pentru ionii de plumb).

De remarcat că în acest sol concentrația inițială a ionilor de cupru a fost mai mică decât cea a ionilor de plumb. Prin urmare, putem presupune că eficiența purificării din ionii de cupru a acestui sol nu este mai slabă decât cea a solului K-8-05.

Pentru a clarifica mecanismul de sorbție a metalelor grele, am evaluat compoziția și starea complexului de schimb ionic al rocilor argiloase din regiunea Belgorod. Sa constatat că capacitatea de schimb cationic a probelor studiate variază de la 47,62 la 74,51 meq/100 g argilă.

A fost efectuat un studiu cuprinzător al proprietăților acido-bazice ale argilelor. Determinarea acidității active a confirmat că toate argilele sunt de natură alcalină. În același timp, pH-ul extractului de sare din aceleași probe este în intervalul 7,2-7,7, ceea ce indică faptul că aceste argile au o anumită cantitate de aciditate schimbabilă. Cantitativ, această valoare este de 0,13-0,22 mmol-eq/100 g argilă și se datorează conținutului nesemnificativ de protoni schimbabili suficient de mobili. Cantitatea de baze schimbabile variază într-un interval destul de larg de 19,6 - 58,6 mmol-eq/100 g de argilă. Luând în considerare datele obținute, s-a formulat o ipoteză că capacitatea de sorbție a probelor de argilă studiate pentru metale grele este determinată în mare măsură de procese de schimb ionic.

Din munca depusă se pot trage următoarele concluzii.

Cu o creștere a raportului sorbant: sorbat de la 1: 250 la 1: 5, gradul de purificare a solului crește: de la 40 la 95% (pentru ionii de cupru) și de la 33 la 94% (pentru ionii de plumb) atunci când se utilizează argilă din depozitul Sergievskoe (K-7-05) ca sorbant.

Argilele studiate sunt un sorbant mai eficient față de ionii de cupru decât cu ionii de plumb.

S-a stabilit că raportul optim argilă:sol este de 1:5. Cu acest raport, gradul de purificare a solului este:

Pentru ionii de cupru aproximativ 95% (greutate)

Pentru ionii de plumb aproximativ 83,% (greutate)

Referințe

1. Bingham F.T., Costa M., Eichenberger E. Unele probleme de toxicitate a ionilor metalici. - M.:Mir, 1993. - 368 p.

2. Galiulin R.V., Galiulina R.A. Fitoextracția metalelor grele din soluri contaminate // Agrochimie - 2003. - Nr. 3. - P. 77 - 85.

3. Alekseev Yu.V., Lepkovich I.P. Cadmiul și zincul în plantele fitocenozelor de luncă // Agrochimie - 2003. - Nr. 9. - P. 66 - 69.

4. Dayan U., Manusov N., Manusov E., Figovsky O. Despre lipsa de interdependență între factorii abiotici și antropoeici /// International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology ISJAEE, 2006.-Nr. 3(35). - P. 34 - 40.

5. Vezentsev A.I., Goldovskaya L.F., Sidnina N.A., Dobrodomova E.V. Zelentsova E.S. Determinarea dependențelor cinetice ale sorbției ionilor de cupru și plumb de către rocile din regiunea Belgorod // Buletine științifice ale BelSU. Seria Științe ale naturii - 2006. - Nr. 3 (30), numărul 2. - P.85-88

6. Goldovskaya-Peristaya L.F., Vezentsev A.I., Sidnina N.A., Zelentsova E.S. Studiul conținutului brut și al conținutului formelor mobile de cadmiu în solurile regiunii industriale Gubkinsky-Starooskolsky // Buletine științifice ale BelSU. Seria „Științele naturii” - 2006. - Nr. 3(23), numărul 4. - P.65-68.

7. Orientări privind determinarea metalelor grele în solurile terenurilor agricole și produselor agricole - M.: TsINAO, 1992.-61p.

8. Controlul de stat al calității apei. - M.: IPK. Editura de standarde, 2001. - 690 p.

PURIFICAREA SOLURILOR DIN METALE GRELE A.I. Vesentsev, M.A. Troubitsin, L.F. Goldovskaya-Peristaya, N.A. Volovicheva

Universitatea de Stat din Belgorod, Str. Pobeda nr. 85, Belgorod, 308015 vesentsev@bsu. edu. ru

Sunt prezentate rezultatele cercetării capacității argilelor din regiunea Belgorod de a absorbi ionii Pb (II) și Cu (II) din apă și extracte de sol tampon. În timpul experimentului se stabilește raportul optim argilă: măcinat cu cea mai eficientă purificare de metale grele.

Cuvinte cheie: adsorbanți de argilă, sol, activitate de sorbție, montmorillonit, metale grele.