RU2210438C1 - Method of cleaning and recultivation of agricultural lands - Google Patents
Method of cleaning and recultivation of agricultural lands Download PDFInfo
- Publication number
- RU2210438C1 RU2210438C1 RU2002114307A RU2002114307A RU2210438C1 RU 2210438 C1 RU2210438 C1 RU 2210438C1 RU 2002114307 A RU2002114307 A RU 2002114307A RU 2002114307 A RU2002114307 A RU 2002114307A RU 2210438 C1 RU2210438 C1 RU 2210438C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- soil
- clay
- cleaning
- heavy metals
- montmorillonite
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Detergent Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области экологии и касается способа очистки и рекультивации сельскохозяйственных земель, улучшения водно-физических свойств, создания резерва питательных веществ и пролонгированного действия введенных удобрений за счет связывания в почве подвижных форм тяжелых металлов и радионуклидов при введении в почву природных сорбентов на основе глинистых минералов (монтмориллонит и палыгорскит). The invention relates to the field of ecology and relates to a method for cleaning and reclamation of agricultural lands, improving water-physical properties, creating a reserve of nutrients and prolonged action of introduced fertilizers by binding in the soil of mobile forms of heavy metals and radionuclides when natural sorbents based on clay minerals are introduced into the soil (montmorillonite and palygorskite).
В настоящее время все больший спрос приобретает экологически чистая продукция. В то же время, дефицитными становятся земли, на которых такая продукция может быть выращена. Известны основные источники загрязнения почв и растительной продукции - отходы предприятий, пестициды и удобрения. За последние годы удается технологически ограничить поступление в почву атмосферных промышленных загрязнителей и снижать экологическую опасность пестицидов. Однако, удобрения продолжают вноситься в прежних количествах, поскольку являются основным источником элементов питания культурных растений. Nowadays, environmentally friendly products are gaining more and more demand. At the same time, lands on which such products can be grown become scarce. The main sources of pollution of soils and plant products are known - industrial waste, pesticides and fertilizers. In recent years, it has been possible to technologically limit the release of atmospheric industrial pollutants into the soil and reduce the environmental hazard of pesticides. However, fertilizers continue to be applied in previous quantities, as they are the main source of nutrients for cultivated plants.
При длительном внесении минеральных удобрений, а также илов отстойников в качестве органических удобрений, в почвах накапливаются тяжелые металлы. With prolonged application of mineral fertilizers, as well as sludge sumps as organic fertilizers, heavy metals accumulate in soils.
Другая проблема, связанная с длительными сроками внесения минеральных удобрений - пептизация и вынос глинистых коллоидов и разрушение почвенно-поглощающего комплекса. Это приводит к потере агрономически ценной структуры и почвенного плодородия. Вместе с потерей глинистых минералов теряется также мощный фактор устойчивости почв к загрязнениям и эрозии. Another problem associated with the long term application of mineral fertilizers is the peptization and removal of clay colloids and the destruction of the soil-absorbing complex. This leads to the loss of agronomically valuable structure and soil fertility. Along with the loss of clay minerals, a powerful factor of soil resistance to pollution and erosion is also lost.
Известен способ очистки земель, заключающийся в добавлении сорбционного агента в земли с последующим перемешиванием (RU 2177843, B 09 C 1/00, В 09 В 3/00, опубл. 10.09.2000). A known method of cleaning the land, which consists in adding a sorption agent to the land, followed by mixing (RU 2177843, B 09
Особенностью данного патента является то, что он касается реализуемого на производстве в барабанной смесительной установке способа очистки почвы от тяжелых металлов за счет добавления сорбционного агента к загрязненному материалу, смешивания их с последующим экстрагированием из материала значительной части загрязнения, абсорбируемого сорбционным агентом, и последующим отделением сорбционного агента от материала на основе различия их плотности и/или размера частиц. При этом, как указано в описании, под термином "сорбционный агент" понимается агент, который обладает абсорбционными и/или адсорбционными свойствами, то есть свойствами поглощения вещества, присоединяемого к поверхности, и/или встраивания указанного вещества в структуру агента. В приведенных примерах в качестве агента по отношению к нефтяному гравию рассматривалось дизельное топливо и мох Sphagnum. A feature of this patent is that it relates to a method for cleaning the soil of heavy metals from a drum mixing plant by adding a sorption agent to the contaminated material, mixing them, and then extracting from the material a significant part of the pollution absorbed by the sorption agent, and then separating the sorption agent from the material based on differences in their density and / or particle size. Moreover, as indicated in the description, the term "sorption agent" means an agent that has absorption and / or adsorption properties, that is, the properties of absorption of a substance attached to the surface, and / or embedding the specified substance in the structure of the agent. In the above examples, diesel fuel and Sphagnum moss were considered as an agent for oil gravel.
Недостатком данного способа является то, что он направлен на очистку порционно изъятых грунтов в заводских условиях и не может быть применен в полевых условиях, например, для очистки сельскохозяйственных земель какого-либо хозяйства. Кроме того, для реализации способа используется дизельное топливо и мох Sphagnum, что неприменимо для внесения в плодородный слой сельскохозяйственных земель. Сам способ содержит много операций, часть из которых (операция разделения) не реализуема в полевых условиях. The disadvantage of this method is that it is aimed at cleaning portioned soil in the factory and cannot be used in the field, for example, to clean the agricultural land of any farm. In addition, for the implementation of the method, diesel fuel and Sphagnum moss are used, which is not applicable for introduction into the fertile layer of agricultural land. The method itself contains many operations, some of which (the separation operation) is not feasible in the field.
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по осуществлению очистки сельскохозяйственных земель за счет внесения в них природных сорбентов на основе глинистых минералов, устойчивых в почве. Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении экологичности земель и урожайности за счет очистки земель от тяжелых металлов, радионуклидов, улучшения водно-физических свойств, создания резерва питательных веществ и пролонгированного действия введенных удобрений. The present invention is aimed at solving the technical problem of the implementation of the cleaning of agricultural lands by introducing into them natural sorbents based on clay minerals that are stable in the soil. The technical result achieved in this case is to increase the environmental friendliness of the land and productivity by cleaning the land of heavy metals, radionuclides, improving the water-physical properties, creating a reserve of nutrients and prolonged action of the fertilizers introduced.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе очистки и рекультивации сельскохозяйственных земель, заключающемся в добавлении сорбционного агента в земли с последующим перемешиванием, в качестве сорбционного агента используют в виде порошка монтмориллонит и/или палыгорскит, которые вносят в указанные земли в количестве более 2 т на 1 га земель. The specified technical result is achieved by the fact that in the method of cleaning and reclamation of agricultural land, which consists in adding a sorption agent to the land, followed by mixing, montmorillonite and / or palygorskite are used as a sorption agent in the amount of more than 2 tons on 1 ha of land.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата. These features are significant and interconnected with the formation of a stable set of essential features sufficient to obtain the desired technical result.
На фиг.1 - график специфической сорбционной емкости глины по отношению к металлам для образца 1;
на фиг.2 - график специфической сорбционной емкости глины по отношению к металлам для образца 2.Figure 1 is a graph of the specific sorption capacity of clay in relation to metals for
figure 2 is a graph of the specific sorption capacity of clay in relation to metals for
Согласно настоящему изобретению способ очистки и рекультивации сельскохозяйственных земель заключается в добавлении сорбционного агента в земли с последующим перемешиванием. При этом в качестве сорбционного агента используют в виде порошка монтмориллонит и/или палыгорскит, которые вносят в указанные земли в количестве более 2 т на 1 га земель. According to the present invention, the method of cleaning and reclamation of agricultural land consists in adding a sorption agent to the land, followed by mixing. In this case, as a sorption agent, montmorillonite and / or palygorskite are used in the form of a powder, which are introduced into these lands in an amount of more than 2 tons per 1 ha of land.
Основой устойчивого почвенно-поглощающего комплекса может быть только тонкодисперсная составляющая, представленная различными силикатами. Это связано с их высокой удельной поверхностью (десятки и сотни квадратных метров на 1 г) и особенностями строения кристаллических решеток. The basis of a stable soil-absorbing complex can only be a finely dispersed component, represented by various silicates. This is due to their high specific surface (tens and hundreds of square meters per 1 g) and structural features of crystal lattices.
Исходя из этого, в целях связывания тяжелых металлов, радионуклидов, улучшения водно-физических свойств, создания резерва питательных веществ, предлагается использовать практику внесения агроруд - природных мелиорантов. Такими природными мелиорантами являются глинопорошки на основе различных по составу глинистых минералов: монтмориллонит (аналоги - смектиты, бентониты, фуллеровы глины), палыгорскит (аналоги - атапульгиты, сепиолиты, горное дерево). Based on this, in order to bind heavy metals, radionuclides, improve water-physical properties, create a reserve of nutrients, it is proposed to use the practice of making agro-ore - natural reclamants. Such natural ameliorants are clay powders based on clay minerals of different composition: montmorillonite (analogues - smectites, bentonites, fuller clays), palygorskite (analogues - atapulgites, sepiolites, mountain tree).
Предлагаемые агроруды обладают высокой специфической сорбционной способностью по отношению к тяжелым металлам. Внесение 2-3 тонн агроруд на 1 га пашни снижает содержание тяжелых металлов 1-го класса опасности со среднего уровня до низкого. Монтмориллонит применяется преимущественно в тех случаях, когда решается задача рекультивации сильно загрязненных почв. Одновременно происходит улучшение водно-физических и агрономических свойств почв, увеличиваются запасы питательных веществ, нарастает масса симбиотического аппарата азотофиксаторов. Палыгорскит неколько слабее сорбирует тяжелые металлы, но его действие, как мелиоранта на легких и истощенных почвах, существенно сильнее, благодаря высокой емкости катионного обмена (250 ммоль-экв/100 г). The proposed agro-ore have a high specific sorption ability in relation to heavy metals. The introduction of 2-3 tons of agricultural ore per 1 ha of arable land reduces the content of heavy metals of the 1st hazard class from medium to low. Montmorillonite is used mainly in those cases when the task of reclamation of highly contaminated soils is solved. At the same time, there is an improvement in the water-physical and agronomic properties of soils, increased reserves of nutrients, and the mass of the symbiotic apparatus of nitrogen fixers is growing. Palygorskite slightly sorb heavy metals, but its effect, as an ameliorant on light and depleted soils, is significantly stronger due to the high cation exchange capacity (250 mmol-equiv / 100 g).
Использование сорбентов на основе природных силикатов при дозах внесения 2-3 т/га также повышает урожайность в среднем на 15-20%. Но особая ценность этих мелиорантов заключается в их способности увеличивать последействие органических и минеральных удобрений на 5-7 лет, что существенно сокращает затраты на сельскохозяйственное производство и позволяет получать экологически чистую продукцию. The use of sorbents based on natural silicates at doses of 2-3 t / ha also increases the yield by an average of 15-20%. But the special value of these reclamants lies in their ability to increase the aftereffect of organic and mineral fertilizers by 5-7 years, which significantly reduces the cost of agricultural production and allows you to get environmentally friendly products.
В отличие от других сорбентов, применяемых в агроэкологических целях, в частности цеолитов или цеолитсодержащих смесей (напр. СОРБЭКС), предлагаемые мелиоранты устойчивы в почве. Это связано со строением их кристаллической решетки и подтверждается наличием длительно существующих (геологическое время) природных смектитовых (монтмориллонитовых) и палыгорскитовых кор выветривания и почвенных образований. Unlike other sorbents used for agroecological purposes, in particular zeolites or zeolite-containing mixtures (eg SORBEX), the proposed ameliorants are stable in the soil. This is due to the structure of their crystal lattice and is confirmed by the presence of long-existing (geological time) natural smectite (montmorillonite) and palygorskite weathering crusts and soil formations.
Эффективность в применении и экологичность подтверждаются заключениями экспертов МСОП - Всемирного Союза Охраны Природы, факультета Почвоведения Московского Государственного Университета им. М.В.Ломоносова и Почвенного института им. В.В.Докучаева РАСХН. Efficiency in application and environmental friendliness are confirmed by the conclusions of experts from IUCN - the World Conservation Union, the Faculty of Soil Science of Moscow State University named after MV Lomonosov and Soil Institute. V.V.Dokuchaev RAAS.
Сорбционные свойства глин по отношению к тяжелым металлам приведены ниже. The sorption properties of clays with respect to heavy metals are given below.
Для определения общего содержания металлов в глинах навеску воздушно-сухой глины массой 0,50 г помещали в кварцевую колбу, добавляли 20,0 мл концентрированной НNО3 и 5,0 мл концентрированной HCIO4. Колбы, накрытые обратными холодильниками, нагревали при температуре 200oС до полного выпаривания раствора. Осадок растворяли в 20,0 мл 1н. НNО3 и фильтровали. В фильтрате (здесь и далее) определяли содержание элементов методом пламенной атомно-абсорбционной спектрофотометрии на приборе AAS-3 фирмы Carl Zeiss. Определение проведено в двухкратной повторности. Результаты приведены в таблице 1 (где 1 - образец монтмориллонита, 2 - образец палыгорскита)
Полученные результаты свидетельствуют о крайне низком природном содержании меди, цинка, свинца и никеля в образцах глин (см. таблицу 2, где приведены ориентировочно допустимые содержания элементов (ОДК) в суглинистых и глинистых почвах, ммоль/кг). Содержание кадмия, напротив, примерно на порядок превышает ОДК, принятые для почв среднего и тяжелого гранулометрического состава. Однако для более точного представления о потенциальной опасности загрязнения контактирующих с глиной природных объектов необходимы дополнительные исследования прочности удерживания кадмия глиной.To determine the total metal content in clays, a weighed portion of air-dried clay weighing 0.50 g was placed in a quartz flask, 20.0 ml of concentrated HNO 3 and 5.0 ml of concentrated HCIO 4 were added. The flasks covered with reflux refrigerators were heated at a temperature of 200 ° C. until the solution was completely evaporated. The precipitate was dissolved in 20.0 ml of 1N. HNO 3 and filtered. In the filtrate (hereinafter), the content of elements was determined by flame atomic absorption spectrophotometry on an AAS-3 instrument from Carl Zeiss. The determination was carried out in duplicate. The results are shown in table 1 (where 1 is a sample of montmorillonite, 2 is a sample of palygorskite)
The results obtained indicate an extremely low natural content of copper, zinc, lead and nickel in clay samples (see table 2, which gives approximate permissible element contents (UEC) in loamy and clay soils, mmol / kg). The cadmium content, on the contrary, is approximately an order of magnitude higher than the MPC adopted for soils of medium and heavy particle size distribution. However, for a more accurate idea of the potential danger of contamination of natural objects in contact with clay, additional studies of the cadmium retention strength of clay are needed.
Определение емкости катионного обмена (ЕКО) глин определяли стандартным методом Бобко-Аскинази в модификации Алешина. Определение проведено в двухкратной повторности. Результаты приведены в таблице 3. Determination of the cation exchange capacity (CEC) of clays was determined by the standard Bobko-Askinazi method in the modification of Aleshin. The determination was carried out in duplicate. The results are shown in table 3.
Как видно из таблицы 3, величины ЕКО исследованных глин превосходят ЕКО глин веримкулитово-монтмориллонитового состава и соответствуют природным цеолитам. As can be seen from table 3, the EKO values of the studied clays exceed the EKO clays of the verimkulite-montmorillonite composition and correspond to natural zeolites.
Для определения специфической сорбционной емкости глин по отношению к тяжелым металлам навески глины массой 0,50 г помещали в центрифужные стаканы, заливали 20,0 мл раствора, содержащего 0,1 М нитрата одного из металлов (меди, цинка, кадмия, свинца или никеля) на фоне 0,5 М нитрата кальция. Нитрат кальция введен в систему для блокировки неспецифических (обменных) реакционных центров глин. Стаканы встряхивали в течение часа, затем после центрифугирования раствор сливали и заливали новый. Насыщение глины металлами таким образом проводили три раза После насыщения образцы глины в центрифужных стаканах промывали два раза дистиллированной водой. Затем глину количественно переносили в кварцевые колбы и проводили обработку глины кислотами, как описано выше. При расчете количества поглощенных металлов учитывали данные таблицы 1. Определение проведено в двухкратной повторности. Результаты приведены в таблице 4 и фиг.1-2
Полученные результаты свидетельствуют о высокой сорбционной способности исследованных образцов, что характерно для большинства глин. Однако величины ЕКО превышают величины специфической сорбционной емкости для первого образца в среднем в три раза, для второго образца - более чем в десять раз. Следовательно, для первого образца доля ионов металлов, способных образовывать с глиной прочные связи (поглощаться специфически), составляет в среднем третью часть от ЕКО, а для второго образца - лишь десятую - двенадцатую часть.To determine the specific sorption capacity of clays with respect to heavy metals, weighed samples of clay weighing 0.50 g were placed in centrifuge cups, filled with 20.0 ml of a solution containing 0.1 M nitrate of one of the metals (copper, zinc, cadmium, lead or nickel) against the background of 0.5 M calcium nitrate. Calcium nitrate is introduced into the system to block non-specific (exchange) clay reaction centers. The glasses were shaken for an hour, then after centrifugation, the solution was drained and a new one was poured. The saturation of clay with metals was thus carried out three times. After saturation, clay samples in centrifuge glasses were washed twice with distilled water. Then the clay was quantitatively transferred to quartz flasks and the clay was treated with acids as described above. When calculating the amount of absorbed metals, the data of table 1 were taken into account. The determination was carried out in duplicate. The results are shown in table 4 and figure 1-2
The results obtained indicate a high sorption ability of the studied samples, which is typical for most clays. However, the values of EKO exceed the values of specific sorption capacity for the first sample by an average of three times, for the second sample, by more than ten times. Consequently, for the first sample, the fraction of metal ions capable of forming strong bonds (absorbed specifically) with clay is on average a third of the ECO, and for the second sample, only a tenth to twelfth.
Особый интерес представляет изучение поглощения ионов металлов глинами из растворов, содержащих одновременно несколько элементов из группы тяжелых металлов. В этом случае можно оценить, насколько элементы, различающиеся по своим химическим свойствам, способны влиять на поглощение глиной друг друга. Of particular interest is the study of the absorption of metal ions by clays from solutions containing simultaneously several elements from the group of heavy metals. In this case, it is possible to evaluate how much elements that differ in their chemical properties are capable of affecting the absorption of clay by each other.
Навески глины массой 0,50 г помещали в центрифужные стаканы, заливали 20,0 мл раствора, содержащего эквивалентные количества нитратов меди, цинка, кадмия, свинца и никеля в суммарной концентрации всех металлов 0,1 М на фоне 0,5 М нитрата кальция. Стаканы встряхивали в течение часа, затем после центрифугирования раствор сливали и заливали новый. Насыщение глины металлами таким образом проводили три раза. После насыщения образцы глины в центрифужных стаканах промывали два раза дистиллированной водой. Затем глину количественно переносили в кварцевые колбы и проводили обработку глины кислотами, как описано выше. При расчете количества поглощенных металлов учитывали данные таблицы 1. Определение проведено в двухкратной повторности. Результаты приведены в таблице 5, где показаны доли элементов от суммы поглощенных Сu, Zn, Cd, Pb, Ni, и фиг.1 и 2. Samples of clay weighing 0.50 g were placed in centrifuge cups, filled with 20.0 ml of a solution containing equivalent amounts of copper, zinc, cadmium, lead and nickel nitrates in a total concentration of all metals of 0.1 M against a background of 0.5 M calcium nitrate. The glasses were shaken for an hour, then after centrifugation, the solution was drained and a new one was poured. Thus, the saturation of clay with metals was carried out three times. After saturation, clay samples in centrifuge glasses were washed twice with distilled water. Then the clay was quantitatively transferred to quartz flasks and the clay was treated with acids as described above. When calculating the amount of absorbed metals, the data of table 1 were taken into account. The determination was carried out in duplicate. The results are shown in table 5, which shows the fraction of elements from the sum of the absorbed Cu, Zn, Cd, Pb, Ni, and Figs. 1 and 2.
Суммарное количество поглощенных пяти элементов не сильно отличается от количества элементов, определенных в предыдущем эксперименте, за исключением кадмия и никеля в образце 2. Доля кадмия и никеля среди других элементов минимальна. Можно сделать вывод, что присутствие в системе таких элементов, как медь, цинк, свинец приводит к снижению поглощения глиной никеля, и, в гораздо большей степени, кадмия. Это может быть связано с тем, что кадмий и никель в меньшей степени, чем другие элементы взаимодействовать со специфическими реакционными центрами глин, которые в итоге оказываются заняты ионами тех элементов, которые имеют к ним большее сродство. The total amount of absorbed five elements is not much different from the number of elements determined in the previous experiment, with the exception of cadmium and nickel in
Исходя из следующих допустимых норм внесения в почвы тяжелых металлов при использовании удобрений, приведенных в таблице 6 и данных, представленных в табл. 1 результатов анализа, можно сделать вывод о максимальной допустимой дозе внесениясорбционного агента. Based on the following permissible rates of application of heavy metals to soils when using fertilizers, are shown in table 6 and the data presented in table. 1 of the analysis results, we can conclude about the maximum permissible dose of the adsorption agent.
Указанная доза определяется по формуле:
(A•1000):(В•Х:1000),
где А - допустимая норма внесения элемента, кг/га при минимальной поглотительной способности;
В - содержание элемента в агроруде, ммоль/кг;
Х - атомная масса элемента.The specified dose is determined by the formula:
(A • 1000) :( B • X: 1000),
where A is the permissible rate of application of the element, kg / ha with a minimum absorption capacity;
B is the content of the element in the agricultural ore, mmol / kg;
X is the atomic mass of the element.
Для легких почв с низкой поглотительной способностью максимальная доза внесения, рассчитанная по Cd (элемент с наиболее жесткими требованиями по содержанию), даже без учета поглотительных свойств глин, составляет для монтмориллонита - 296,5 т/га, для палыгорскита - 234 т/га. For light soils with low absorption capacity, the maximum application dose calculated by Cd (the element with the most stringent requirements for content), even without taking into account the absorption properties of clays, is 296.5 t / ha for montmorillonite and 234 t / ha for palygorskite.
Легко подсчитать, что для остальных элементов доза внесения будет существенно выше. Таким образом, доза внесения агроруд фактически не ограничена, так как максимально допустимые дозы в сто раз выше требуемых. It is easy to calculate that for the remaining elements, the dose will be significantly higher. Thus, the dose of agrorud is practically unlimited, since the maximum allowable dose is one hundred times higher than required.
Проведем приблизительный расчет дозы внесения агроруды (монтмориллонита), необходимой для снижения до низкого уровня содержания Pb в агроландшафте интенсивного использования или в городских почвах. Let us make an approximate calculation of the dose of agro-ore (montmorillonite) needed to reduce to a low level of Pb content in intensive use agrolandscape or in urban soils.
В почвах таких ландшафтов при внесении 3-3,5 ц минеральных удобрений по действующему веществу содержание Pb может доходить до 200-400 мг/кг. Высокий уровень загрязнения почв Pb характеризуется ОДК, большей 50 мг/кг, при том, что максимальный ОДК составляет 0,63 ммоль/кг или 130 мг/кг (см табл. 1). В большинстве городов среднее содержание свинца в почве составляет 100 мг/кг. Рекомендуемые в Германии нормы содержания свинца в почве составляют 100 мг/кг. In the soils of such landscapes, when 3–3.5 centners of mineral fertilizers are applied using the active substance, the Pb content can reach 200–400 mg / kg. A high level of pollution of Pb soils is characterized by a TEC greater than 50 mg / kg, while the maximum TAC is 0.63 mmol / kg or 130 mg / kg (see Table 1). In most cities, the average lead content in soil is 100 mg / kg. The recommended soil lead levels in Germany are 100 mg / kg.
Таким образом, поставим стандартную задачу снижения содержания свинца в почве со 100 мг/кг до 50 мг/кг. Специфическая сорбционная емкость монтмориллонита по отношению к Рb составляет 204,8 ммоль/кг или 42432,5 мг/кг. В среднем плотность скелета пахотного горизонта культурной почвы составляет 1,1 т/м3, следовательно содержание Рb в 1 га пахотного горизонта (0-20 см) будет составлять 1,1•0,2 (м) •10000 (м2)•(100 (г/т)=-220 кг Для его снижения в 2 раза (до 110 кг на 1 га) необходимо внести 110 (кг)/42,43 (кг/т)=2,6 тонны монтмориллонита на 1 га пашни Для сравнения для снижения на 50% содержания в растительной продукции Рb требуется внесение 20 тонн СОРБЭКС на 1 га пашни, при том, что данный препарат на порядок дороже монтмориллонита Аналогично рассчитывается доза внесения для палыгорскита в случае необходимости применения на агента легких почвах Очевидно, доза будет выше, поскольку ниже сорбционная емкость к Рb (139,8 ммоль/кг или 29 кг/т):110(кг)/29(кг/т)= 3,8 тонны палыгорскита на 1 га пашни.Thus, we set the standard task of reducing the lead content in soil from 100 mg / kg to 50 mg / kg. The specific sorption capacity of montmorillonite with respect to Pb is 204.8 mmol / kg or 42432.5 mg / kg. On average, the density of the skeleton of the arable horizon of cultivated soil is 1.1 t / m 3 ; therefore, the Pb content in 1 ha of arable horizon (0-20 cm) will be 1.1 • 0.2 (m) • 10000 (m 2 ) • (100 (g / t) = - 220 kg To reduce it by 2 times (up to 110 kg per 1 ha), it is necessary to add 110 (kg) / 42.43 (kg / t) = 2.6 tons of montmorillonite per 1 ha of arable land For comparison, to reduce by 50% the content of Pb in plant products, 20 tons of SORBEX per 1 ha of arable land is required, despite the fact that this drug is much more expensive than montmorillonite. The application dose for palygorskite is calculated in the same way and if it is necessary to use light soils on the agent, it is obvious that the dose will be higher since the sorption capacity for Pb is lower (139.8 mmol / kg or 29 kg / t): 110 (kg) / 29 (kg / t) = 3.8 tons of palygorskite per 1 ha of arable land.
Использование смеси из монтморрилонита и палыгорскита (оптимально 1:1 в весовом отношении) позволяет достигнуть более значительного эффекта при очистке почв от тяжелых металлов. Это подтверждается более высокой ее способностью, нежели отдельно взятых сорбентов, к специфической сорбции тяжелых металлов (см. таблицы 7-10)
Как видно, во-первых, смесь сорбентов обладает большей сорбционной способностью по отношению к тяжелым металлам, нежели отдельно взятые сорбенты; во-вторых, доля ионов металлов, способных образовывать со смесью сорбентов прочные связи (поглощаться специфически), составляет примерно половину ЕКО1, что существенно выше, чем в отдельно взятых сорбентах.The use of a mixture of montmorrillonite and palygorskite (optimally 1: 1 in weight ratio) allows to achieve a more significant effect when cleaning soils from heavy metals. This is confirmed by its higher ability, than single sorbents, for specific sorption of heavy metals (see tables 7-10)
As you can see, firstly, a mixture of sorbents has a greater sorption ability in relation to heavy metals than individual sorbents; secondly, the proportion of metal ions capable of forming strong bonds (absorbed specifically) with a mixture of sorbents is approximately half of the ECO 1 , which is significantly higher than in individual sorbents.
Использование смеси из монтморрилонита и палыгорскита (оптимально 1:1 в весовом отношении) позволяет достигнуть эффекта более полного поглощения Cd при совместном присутствии тяжелых металлов в загрязненном грунте или при дефиците информации о содержании тяжелых металлов в почве - для снижения риска попадания Cd в растительную продукцию (см. таблицы 11-14). The use of a mixture of montmorrillonite and palygorskite (optimally 1: 1 in weight ratio) allows to achieve the effect of more complete absorption of Cd with the combined presence of heavy metals in contaminated soil or with a deficit of information on the content of heavy metals in the soil - to reduce the risk of Cd entering plant products ( see tables 11-14).
Несмотря на ряд указанных преимуществ в использовании смеси сорбентов для очистки почв остается широкое поле для использования сорбентов отдельно друг от друга. Это специальные случаи, например, для сорбции Pb, Zn, Сu как распространенных загрязнителей почв в зоне влияния предприятий цветной и черной металлургии, предприятий автотранспорта, а также в аккумулятивных агроландшафтах, а также Cd в отсутствие других тяжелых металлов. Использование отдельно взятых палыгорскита или монтмориллонита в качестве сорбента может быть оправдано в тех случаях, когда необходимо использовать одновременно их высокую неспецифическую емкость обмена (например, в агрономических целях) и способность к связыванию тяжелых металлов. При этом монтмориллонит не следует использовать на засоленных грунтах. Despite a number of indicated advantages in using a mixture of sorbents for soil cleaning, there remains a wide field for using sorbents separately from each other. These are special cases, for example, for the sorption of Pb, Zn, Cu as common soil pollutants in the zone of influence of non-ferrous and ferrous metallurgy enterprises, motor transport enterprises, as well as in accumulative agrolandscapes, as well as Cd in the absence of other heavy metals. The use of individually taken palygorskite or montmorillonite as a sorbent can be justified in cases where it is necessary to use simultaneously their high non-specific exchange capacity (for example, for agronomic purposes) and the ability to bind heavy metals. However, montmorillonite should not be used on saline soils.
Эффективность использования для очистки почв от тяжелых металлов смеси из монтморрилонита и палыгорскита (оптимально 1:1 в весовом отношении) в дозе более 2 т/га подтверждается результатами анализа образцов растений, выращенных на песке, загрязненном Cd. Для чистоты проведения вегетационного опыта был выбран салат, поскольку он наиболее интенсивно поглощает тяжелые металлы из почвы (Добровольский Г.В., Гришина Л.А. Охрана почв: МГУ, 1985. С. 209), а также взят чистый кварцевый песок, имеющий ничтожно малую собственную ЕКО. The effectiveness of using a mixture of montmorrilonite and palygorskite (optimum 1: 1 in weight ratio) at a dose of more than 2 t / ha for cleaning soils of heavy metals is confirmed by the results of analysis of plant samples grown in sand contaminated with Cd. For the purity of the vegetation experiment, lettuce was chosen, since it most intensively absorbs heavy metals from the soil (Dobrovolsky G.V., Grishina L.A. Soil protection: Moscow State University, 1985. P. 209), as well as pure quartz sand having negligible small own ECO.
Анализ суммарного урожая 4-х вегетационных опытов и грунта на содержание Cd дал результаты, приведенные на фиг.3, из которых следует, что доза смеси сорбентов 3 т/га оказывается вполне достаточной для того, чтобы в 2 раза снизить возможность попадания тяжелого металла в растения (сузить соотношение "содержание Cd в растениях/содержание Сd в грунте" от 1/6 до 1/3). An analysis of the total yield of 4 vegetation experiments and soil for the Cd content gave the results shown in Fig. 3, from which it follows that the dose of a mixture of sorbents of 3 t / ha is quite sufficient to reduce the possibility of heavy metal getting into 2 times plants (narrow the ratio "Cd content in plants / Cd content in soil" from 1/6 to 1/3).
Настоящее изобретение промышленно применимо, так как основано на использовании свойств природных сорбентов и на результатах экспериментов. The present invention is industrially applicable, as it is based on the use of the properties of natural sorbents and on the results of experiments.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002114307A RU2210438C1 (en) | 2002-06-03 | 2002-06-03 | Method of cleaning and recultivation of agricultural lands |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002114307A RU2210438C1 (en) | 2002-06-03 | 2002-06-03 | Method of cleaning and recultivation of agricultural lands |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2210438C1 true RU2210438C1 (en) | 2003-08-20 |
| RU2002114307A RU2002114307A (en) | 2004-02-20 |
Family
ID=29246680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002114307A RU2210438C1 (en) | 2002-06-03 | 2002-06-03 | Method of cleaning and recultivation of agricultural lands |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2210438C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2496820C2 (en) * | 2011-12-02 | 2013-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Грозненский государственный нефтяной технический университет имени академика М.Д. Миллионщикова" | Sorbent-ameliorant for cleaning oil-contaminated soil |
| RU2638029C1 (en) * | 2016-08-12 | 2017-12-11 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации" | Method of reclaiming disturbed agricultural lands |
| RU2794171C1 (en) * | 2022-06-22 | 2023-04-12 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук (ИНЭОС РАН) | Application of montmorillonit for detoxification of soils contaminated with herbicides |
-
2002
- 2002-06-03 RU RU2002114307A patent/RU2210438C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2496820C2 (en) * | 2011-12-02 | 2013-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Грозненский государственный нефтяной технический университет имени академика М.Д. Миллионщикова" | Sorbent-ameliorant for cleaning oil-contaminated soil |
| RU2638029C1 (en) * | 2016-08-12 | 2017-12-11 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации" | Method of reclaiming disturbed agricultural lands |
| RU2794171C1 (en) * | 2022-06-22 | 2023-04-12 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук (ИНЭОС РАН) | Application of montmorillonit for detoxification of soils contaminated with herbicides |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2002114307A (en) | 2004-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Khan et al. | Chemical speciation and bioavailability of rare earth elements (REEs) in the ecosystem: a review | |
| Sun et al. | An extensive review on restoration technologies for mining tailings | |
| Holtan et al. | Phosphorus in soil, water and sediment: an overview | |
| Nunes et al. | Evaluation of the natural fertilizing potential of basalt dust wastes from the mining district of Nova Prata (Brazil) | |
| Carrillo‐González et al. | Mechanisms and pathways of trace element mobility in soils | |
| Colella | Natural zeolites in environmentally friendly processes and applications | |
| Kelly et al. | Biochar application to hardrock mine tailings: soil quality, microbial activity, and toxic element sorption | |
| Mann et al. | Phosphorus removal in constructed wetlands using gravel and industrial waste substrata | |
| He et al. | Factors controlling cadmium and lead activities in different parent material-derived soils from the Pearl River Basin | |
| Li et al. | Performance study of vertical flow constructed wetlands for phosphorus removal with water quenched slag as a substrate | |
| Guaya et al. | Valorisation of N and P from waste water by using natural reactive hybrid sorbents: Nutrients (N, P, K) release evaluation in amended soils by dynamic experiments | |
| Taha | Sorption of U (VI), Mn (II), Cu (II), Zn (II), and Cd (II) from multi-component phosphoric acid solutions using MARATHON C resin | |
| Fyfe et al. | Global tectonics and agriculture: a geochemical perspective | |
| Cullen et al. | Biogeochemistry of lead. Its release to the environment and chemical speciation | |
| Molina-Roco et al. | Distribution of contaminant trace metals inadvertently provided by phosphorus fertilisers: movement, chemical fractions and mass balances in contrasting acidic soils | |
| Twardowska et al. | Adsorption of zinc onto peat from peatlands of Poland and Israel | |
| Liao et al. | Cadmium isotope systematics for source apportionment in an urban–rural region | |
| Khairiah et al. | Heavy metal content in paddy soils of Ketara, Besut, Terengganu, Malaysia | |
| Cucarella et al. | Effect of reactive substrates used for the removal of phosphorus from wastewater on the fertility of acid soils | |
| Wilcke et al. | Concentrations and forms of heavy metals in Slovak soils | |
| RU2210438C1 (en) | Method of cleaning and recultivation of agricultural lands | |
| Jaouadi et al. | Powdered marble wastes reuse as a low-cost material for phosphorus removal from aqueous solutions under dynamic conditions | |
| Hamdi et al. | Effect of background electrolytes on the adsorption of phosphorus (P) onto southern Tunisia natural clays | |
| Farshadirad et al. | Release kinetics and distribution of lead in various size fraction of aggregates | |
| Dahiya et al. | Studies on the sorption and desorption characteristics of Zn (II) on the surface soils of nuclear power plant sites in India using a radiotracer technique |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100604 |