Гибридные сорбенты — мелиоранты для рекультивации загрязненных мышьяком почв

Мышьяк относится к химическим элементам, присутствующим в низких концентрациях практически во всех компонентах окружающей среды. При этом мышьяк не входит в число микроэлементов, необходимых для нормального функционирования живых организмов. Реальную угрозу для экосистем представляет содержание мышьяка в почвах в подвижной форме. Наличие мышьяка в подвижной форме может привести к увеличению площади распространения загрязнения прежде всего из-за высокой вероятности проникновения в грунтовые воды. В работе приведены результаты модельного тестирования гибридных сорбентов — мелиорантов в отношении иммобилизации водорастворимой формы мышьяка. Сформирован следующий ряд исследованных сорбентов по эффективности адсорбции мышьяка: торф/диатомит/вермикулит с различным количеством добавленного гидратированного оксида железа (III) > торф/диатомит/вермикулит > торф/диатомит/осадки водоподготовки > осадки водоподготовки. Установлено, что индивидуальное применение осадков водоподготовки в качестве сорбента или в смеси с другими веществами обеспечивает снижение содержания мышьяка в исходном растворе на величину 50% и более. Ремедиационный потенциал осадков водоподготовки может быть усилен совместным применением с такими веществами природного происхождения как торф и диатомит.

Апакашев Р. А., Лебзин М. С., Юрак В. В., Малышев А.Н. Гибридные сорбенты — мелиоранты для рекультивации загрязненных мышьяком почв // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 11-1. — С. 18—28. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_111_0_18.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда 22–24−20102, https://rscf.ru/project/22−24−20102/ при финансовой поддержке Правительства Свердловской области.

Апакашев Рафаил Абдрахманович¹ — докт. хим. наук, профессор, e-mail: Apakashev.R@m.ursmu.ru, ORCID: 0000-0002-9006-3667;
Лебзин Максим Сергеевич¹ — младший научный сотрудник, e-mail: az_ma@mail.ru, ORCID: 0000-0001-5959-135X;
Юрак Вера Васильевна¹ — канд. экон. наук, доцент, e-mail: vera_yurak@mail.ru, ORCID: 0000-0003-1529-3865;
Малышев Александр Николаевич¹ —лаборант-исследователь, e-mail: malyshev.k1b@ gmail.com, ORCID: 0000-0002-3104-1687;
¹ Уральский государственный горный университет, Россия, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30, 620144.

Апакашев Р. А., e-mail: Apakashev.R@m.ursmu.ru.

1. Barbosa F. Toxicology of metals and metalloids: Promising issues for future studies in environmental health and toxicology // Journal of Toxicology and Environmental Health, Part A. 2017. Vol. 80, no. 3. PP. 137−144. DOI: 10.1080/15287394.2016.1259475.

2. Медведев И. Ф., Деревягин С. С. Тяжелые металлы в экосистемах // Саратов: «Ракурс». — 2017. — 178 с.

3. Aponte H., Meli P., Butler B., Paolini J., Matus F., Merino C., Cornejo P., Kuzyakov Y. Meta-analysis of heavy metal effects on soil enzyme activities // Science of The Total Environment. 2020. Volume 737. P. 139744. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.139744.

4. Rehman K., Fatima F., Waheed I., Akash M. S.H. Prevalence of exposure of heavy metals and their impact on health consequences // Journal of Cellular Biochemistry. 2018. Vol. 119, No. 1. PР. 157−184. DOI: 10.1002/jcb.26234.

5. Rosen E. M., Muñoz MG I., McElrath T., Cantonwine D. E., Ferguson K. K. Environmental contaminants and preeclampsia: A systematic literature review // Journal of Toxicology and Environmental Health, Part B. 2018. Vol. 21, No 5. PP. 291−319. DOI: 10.1080/10937404.2018.1554515.

6. Gupta P. Metals and micronutrients // Illustrated Toxicology. Elsevier. 2018. P. 195– 223. DOI: 10.1016/B978−0-12−813213−5.00006−7.

7. Антонинова Н. Ю., Усманов А. И., Собенин А. В., Горбунов А. А. Исследование влияния торфо-диатомитового мелиоранта на формирование устойчивого травяного покрова при рекультивации нарушенных земель // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 5. — С. 131–141. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_5_0_131.

8. Дмитриева Е. Д., Сюндюкова К. В., Леонтьева М. М., Глебов Н. Н. Влияние рН среды на связывание ионов тяжелых металлов гуминовыми веществами и гиматомелановыми кислотами торфов // Ученые записки Казанского университета. Серия естественные науки. — 2017. — Т. 159 (4). — С. 575–588.

9. Yun H.-S., Jang M., Shin W.-S., Choi J. Remediation of arsenic-contaminated soils via waste-reclaimed treatment agents: Batch and field studies // Minerals Engineering. 2018. Vol.127. PP. 90−97. DOI: 10.1016/j.mineng.2018.07.015.

10. Kovacova Z., Demcak S., Balintova M., Pla C., Zinicovscaia I. Influence of Wooden Sawdust Treatments on Cu(II) and Zn(II) Removal from Water // Materials. 2020. v. 13. P. 3575. DOI: 10.3390/ma13163575.

11. Осипов А. И. Известьсодержащие отходы и их использование для химической мелиорации почв // Здоровье — основа человеческого потенциала: проблемы и пути их решения. — 2018. — Т. 13. — № 2. — С. 981–988.

12. Антонинова Н. Ю., Шубина Л. А., Шепель К. В., Собенин А. В., Усманов А. И. Оценка возможности использования отходов производства при разработке мероприятий по иммобилизации тяжелых металлов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 5—1. — С. 46—55. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_51_0_46.

13. Апакашев Р. А., Гуман О. М., Валиев Н. Г. Рекультивация нарушенных земель с использованием техногенных осадков водоподготовки // Устойчивое развитие горных территорий. — 2020. — Т. 12, № 2(44). — С. 229−236. DOI: 10.21177/1998-4502-202012−2-229−236.

14. Turner T., Wheeler R., Stone A., Oliver I. Potential Alternative Reuse Pathways for Water Treatment Residuals: Remaining Barriers and Questions — a Review // Water, Air, and Soil Pollution. 2019. Vol. 230. P. 227. DOI: 10.1007/s11270-019-4272-0.

15. Голик В. И., Разоренов Ю. И., Каргинов К. Г. Основа устойчивого развития РСОАлания — горнодобывающая отрасль // Устойчивое развитие горных территорий. — 2017. — Т. 9, № 2(32). — С. 163−172. DOI: 10.21177/1998-4502-2017-9-2−163−171.

16. Камалов К. О., Ахмаров Ф. И., Дубовцев Д. Ю. Исследование способов удаления мышьяка из технологических растворов медеплавильного производства // ОБЩЕСТВО. НАУКА. ИННОВАЦИИ (НПК-2021). Сборник статей XXI Всероссийская научно-практическая конференция. — 2021. — С. 173−179.

17. Ahmad A., Rutten S., de Waal L., Vollaard P., van Genuchten C., Bruning H., Cornelissen E., van der Wal A. Mechanisms of arsenate removal and membrane fouling in ferric based coprecipitation–low pressure membrane filtration systems // Separation and Purification Technology. 2020. Vol. 241. P. 116644. DOI: 10.1016/j.seppur.2020.116644.

18. Kasiuliene A., Carabante I., Bhattacharya P., Caporale A. G., Adamo P., Kumpiene J. Removal of metal(oid)s from contaminated water using iron-coated peat sorbent // Chemosphere. 2018. Vol. 198. Pp. 290–296. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2018.01.139.

19. Pintor A. M.A., Vieira B. R.C., Santos S. C.R., Boaventura R. A.R., Botelho C. M.S. Arsenate and arsenite adsorption onto iron-coated cork granulates // Science of The Total Environment. 2018. Vol. 642. PP. 1075−1089. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2018.06.170.

20. Inam M. A., Khan R., Lee K. H., Akram M., Ahmed Z., Lee K. G., Wie Y. M. Adsorption Capacities of Iron Hydroxide for Arsenate and Arsenite Removal from Water by Chemical Coagulation: Kinetics, Thermodynamics and Equilibrium Studies // Molecules. 2021. Vol. 26, no. 22. P. 7046. DOI: 10.3390/molecules26227046.