RU2655215C1 - Способ иммобилизации свинца в загрязненных почвах - Google Patents
Способ иммобилизации свинца в загрязненных почвах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2655215C1 RU2655215C1 RU2017125616A RU2017125616A RU2655215C1 RU 2655215 C1 RU2655215 C1 RU 2655215C1 RU 2017125616 A RU2017125616 A RU 2017125616A RU 2017125616 A RU2017125616 A RU 2017125616A RU 2655215 C1 RU2655215 C1 RU 2655215C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- soil
- lead
- soils
- sorbent
- immobilization
- Prior art date
Links
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 claims abstract description 14
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 9
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 8
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 abstract description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 9
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 7
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 5
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 5
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000001479 atomic absorption spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 2
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- USFZMSVCRYTOJT-UHFFFAOYSA-N Ammonium acetate Chemical compound N.CC(O)=O USFZMSVCRYTOJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000006286 aqueous extract Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000001784 detoxification Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000002681 soil colloid Substances 0.000 description 1
- 238000003900 soil pollution Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 231100000816 toxic dose Toxicity 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для очистки загрязненных свинцом почв территорий промышленных предприятий, а также для повышения экологической устойчивости почвогрунтовых конструкций в городской среде и садово-огородных товариществах городских агломераций. Способ иммобилизации свинца в загрязненных почвах включает внесение в почву сорбента на основе природных материалов. Сорбент готовят путем смешивания сухих извести и сапропеля в соотношении 5:1 и равномерно вносят на поверхность почвы в весенний период времени (март-апрель) в дозах 0,5-1,5 т/га. Использование данного изобретения позволяет повысить эффективность иммобилизации свинца в гумусово-аккумулятивном горизонте почв при использовании недорогих природных сорбентов. 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано в целях детоксикации загрязненных свинцом почв территорий промышленных предприятий. Также изобретение может быть использовано для повышения экологической устойчивости почвогрунтовых конструкций в городской среде и садово-огородных товариществах городских агломераций.
Свинец является приоритетным загрязняющим элементом среди тяжелых металлов. Источники поступления свинца в объекты окружающей среды имеют место во многих сферах хозяйственной деятельности и быта человека: металлургия, химическая промышленность, теплоэнергетика, добывающая промышленность, автотранспорт, твердые бытовые отходы и прочие [1].
Депонируясь в почве в колоссальных концентрациях, свинец вызывает необратимые экосистемные изменения. Территории, испытывающие мощный антропогенный пресс, зачастую загрязнены свинцом. Наибольшими содержаниями свинца отличаются почвы промышленных территорий и лентические участки почв прилегающих к автомагистралям [2].
Проблема загрязнения почв промышленных территорий требует специфических решений. Так как наличие на территориях промышленных комплексов почв с озелененной дневной поверхностью является обязательным условием, закрепленным законодательно. Однако рост растений ингибируют токсичные концентрации свинца. Поэтому в настоящее время крайне важными являются технологии, позволяющие снизить токсичность почв и увеличить экологическую стойкость и срок службы почвогрунтовых конструкций в урбосреде.
Одним из наиболее выгодных и относительно эффективных способов очистки почв является фиторемидиация - очистка почв от металлов с помощью растений фитомилиорантов. Однако этот метод требует значительных временных затрат и малоэффективен для территорий с повышенным уровнем загрязнения [3].
Детоксикация почв с «ураганными» концентрациями свинца методом фиторемедиации не представляется возможной. Поэтому иммобилизация свинца insitu возможна только с применением сорбционного метода. Сегодня сорбционный способ очистки почв является одним из самых эффективных среди стабилизационных методов. Важным аспектом является использование сорбентов на основе экологически чистых природных материалов, позволяющих увеличивать буферные свойства почв, не вызывая побочных сопутствующих загрязнений.
Известен способ удержания тяжелых металлов, мигрирующих в техногенных потоках загрязнения [4]. Сущность способа заключается в создании на путях миграции потока поглотительных барьеров за пределами источника загрязнения. Барьер представляет собой цепь скважин, в которые нагнетают гелеобразующие растворы с временем гелеобразования 1-1,5 ч, формирующие гель, например щавелево-алюмосиликатный, поглощающий тяжелые металлы.
Недостатком известного способа является то, что барьер частично проницаем для жидкого потока и сорбционное насыщение происходит достаточно быстро, за 50-85 суток, что ограничивает срок действия данного устройства по своему прямому назначению. Также в результате миграции, расширяется зона поражения почвенных горизонтов, т.к поглотительные горизонты устанавливаются за пределами источника загрязнения. Использование этого способа не эффективно в засушливый период, т.к необходим мощный водный сток.
Аналоговым является метод использования экстрагент-сорбента [2]. Данный экстрагент-сорбент для очистки почвы, включающий поверхностно-активное вещество, дополнительно содержит хвою, кору, опилки, и/или лигнин, и/или бумажную пыль, и/или цеолит, и живицу. Наличие его в почве ограничивает миграцию тяжелых металлов со сточными водами за счет образования комплексов, которые в то же время легко усваиваются растениями. Такой метод не достаточно эффективен для его использования на территории промышленных комплексов. Кроме того, до конца не исследованы дозы внесения продукта на единицу площади.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является способ очистки почв от тяжелых металлов гуминовыми кислотами из природноокисленных углей. Повышенная сорбционная емкость обусловлена введением в состав гуминовых кислот новых реакционных центров для связывания с ионами металлов [6].
Недостатком этого способа является использование в качестве действующего вещества производных полезных ископаемых, которые достаточно трудно получить. Остается открытым вопрос срока службы сорбента, не указано, через какой промежуток времени осуществлять внесение последующих доз сорбента, требующихся для фиксации вновь поступающих в почвы выбросов промышленных предприятий. К тому же, применение отходов угледобычи на удаленных территориях повышает финансовую стоимость данного способа очистки.
Целью нашей разработки является создание доступного, экономичного и эффективного способа иммобилизации свинца в гумусово-аккумулятивном горизонте почв с использование недорогих природных сорбентов.
Технической задачей изобретения является иммобилизация подвижных форм свинца в загрязненных почвах с целью ограничения их миграции в сопредельные компоненты экосистем и поглощения их растениями.
Технический результат достигается тем, что в известном способе иммобилизации свинца в загрязненных почвах путем внесения в почву сорбента на основе природных материалов, согласно изобретению, сорбент готовят путем смешивания сухих извести и сапропеля в соотношении 5:1 и равномерно вносят на поверхность почвы в весенний период времени (март-апрель) в дозах 0,5-1,5 т/га.
За счет этого происходит увеличение рН почвенного раствора и возрастает емкость почвенного поглощающего комплекса, что обуславливается увеличением доли минеральных и органо-минеральных почвенных коллоидов, которые обеспечивают мощное накопление тяжелых металлов, их долгосрочную иммобилизацию (3-5 лет) в гумусово-аккумулятивном горизонте загрязненных почв и препятствуют миграции тяжелых металлов в другие компоненты экосистем.
Сапропель (с греч. sapros - гнилой pelos - ил) илистое перегнившее отложение растительного и животного происхождения на дне замкнутых водных бассейнов. В состав сапропеля входят как органические вещества, так и минеральные (макро- и микроэлементы, гуминовые и аминокислоты и др.). По количеству входящего в состав органического вещества можно выделить следующие виды сапропелей: органические (зольность до 30%), органо-минеральные (зольность 30-50%), минерально-органические (зольность 50-70%) и минерализованные (зольность 70-85%).
Наиболее интенсивная минерализация наблюдается при меньшей зольности. При показателе зольности 34,5% и влажности до 93% сапропель минерализуется в большей степени. В процессе минерализации изменяется химический состав сапропеля. В 1,5-2 раза возрастает количество водорастворимых веществ и гуминовых кислот, но снижается содержание органических веществ и легкогидролизуемых соединений.
Входящие в состав сапропеля органические вещества минерализуются постепенно, что позволяет использовать его как удобрение для повышения гумификации почв. Действие может длиться до двух и более лет. Достаточно высокую степень минерализации сапропеля, в первые годы после его внесения в почву, можно объяснить наличием большого количеств легкогидролизуемых веществ. Со временем интенсивность минерализации снижается, так как остаются вещества, трудноразлагаемые микроорганизмами.
В нашем изобретении мы предлагаем сапропель смешивать с известью - компонентом, способствующим снижению кислотности и токсичности почв. Это позволит снизить темпы минерализации сапропеля и увеличить срок его действия, сохраняя буферную способность почвы, экономить средства на очистку почв с применением технологий exsitu и onsite.
Исследование проводилось в лабораторных условиях. Изучалось действие рекультиванта на буферные свойства серой почвы г. Курска. Моделировалось загрязнение почв свинцом дозой, равной 10 ПДК (320 мг/кг). В качестве загрязняющего вещества использовали оксид свинца (РbО). Рекультивант (композиция извести и сапропеля) вносился в двухлитровые контейнеры с почвой в дозах 5, 10, 15 г/сосуд, что соответствует 0,5; 1; 1,5 т/га.
При определении водородного показателя использовали ионометрический метод. Анализируя результаты мониторинга временных изменений 
почвенного раствора в водной вытяжки при 40 дневной экспозиции в вариантах опыта с внесенным препаратом, отмечались скачкообразные изменения показателя первые 25 сут, но затем тренды выходили на устойчивые плато. На контроле происходило заметное снижение и на 25 сут также стабилизировалось. Наиболее высокие показатели щелочности - 8, отмечены в варианте опыта с дозой внесения рекультиванта 15 г/сосуд, наименьший показатель реакции среды (
) - на контроле (Фиг. 1). Действие рекультиванта обеспечивает повышение щелочности серой почвы, что определенно снизит мобильность свинца в почве.
Определение массовых концентраций подвижных форм свинца в образцах проводили методом атомно-абсорбционной спектрометрии (ААС). Подвижные формы свинца извлекались ацетатно-аммонийным буферным раствором (рН=4,8). В ходе анализа полученных данных отметили, что мобильность свинца при внесении рекультиванта резко снижается, на 82,5-89,8% относительно контроля. Это объясняется внесением тонкодисперсной фракции в составе сапропеля, что увеличивает емкость почвенного поглощающего комплекса и обеспечивает сорбцию свинца на минеральных и органо-минеральных коллоидах. Минимальная доля подвижных форм свинца отмечена при дозе внесенного рекультиванта - 5 г/сосуд (Табл. 1).
Полученные результаты в ходе выполнения эксперимента убедительно доказывают, что применение рекультиванта на основе извести и сапропеля эффективно снижает концентрации подвижных форм свинца в загрязненных почвах.
Источники информации
1. Безуглова О.С. Урбопочвоведение: учебник / О.С. Безуглова, С.Н. Горбов, И.В. Морозов, Д.Г. Невидомская; Южный федеральный университет.
2. Неведров Н.П., Дюканова Е.Н., Неведрова Н.Ю. Содержание тяжелых металлов в поверхностных горизонтах почв функциональных зон Курской городской агломерации //НАУЧНЫЕ ВЕДОМОСТИ Белгородского государственного университета. Серия Естественные науки. - Белгород: изд-во Бел-ГУ, 2016. №11 (232). Выпуск 35, с. 139-145.
3. Патент РФ №2080668. Экстрагент-сорбент для очистки почвы, 1997.
4. Патент РФ №2050334. Способ удержания тяжелых металлов, мигрирующих в техногенных потоках загрязнения, 1995.
5. Патент РФ №2365078 А4 (13)235078 (51), МПК А01В 79/02 (2006.01). Способ очистки почв от тяжелых металлов 2006/01.
6. Патент KZ №25902, KZ (13) В (11) 2590251, C02F 11/01 (16.07.2012). Способ очистки загрязненных почв от тяжелых металлов. - Ростов н/Д, 2012. - 264 с.
Claims (1)
- Способ иммобилизации свинца в загрязненных почвах путем внесения в почву сорбента на основе природных материалов, отличающийся тем, что сорбент готовят путем смешивания сухих извести и сапропеля в соотношении 5:1 и равномерно вносят на поверхность почвы в весенний период времени (март-апрель) в дозах 0,5-1,5 т/га.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017125616A RU2655215C1 (ru) | 2017-07-17 | 2017-07-17 | Способ иммобилизации свинца в загрязненных почвах |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017125616A RU2655215C1 (ru) | 2017-07-17 | 2017-07-17 | Способ иммобилизации свинца в загрязненных почвах |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2655215C1 true RU2655215C1 (ru) | 2018-05-24 |
Family
ID=62202663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017125616A RU2655215C1 (ru) | 2017-07-17 | 2017-07-17 | Способ иммобилизации свинца в загрязненных почвах |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2655215C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2738129C1 (ru) * | 2020-09-09 | 2020-12-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Курский государственный университет" | Способ иммобилизации свинца в гумусово-аккумулятивном горизонте урбаноземов |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010111309A1 (en) * | 2009-03-23 | 2010-09-30 | Brigham Young University | Seed coating compositions and methods for applying soil surfactants to water-repellent soil |
| RU2412756C2 (ru) * | 2008-12-29 | 2011-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Диана" | Сорбент для очистки промышленных стоков от соединений свинца и кадмия и способ его применения |
| RU2547431C1 (ru) * | 2013-10-21 | 2015-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Энергоресурс - СП" | Кондиционер почвы |
-
2017
- 2017-07-17 RU RU2017125616A patent/RU2655215C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2412756C2 (ru) * | 2008-12-29 | 2011-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Диана" | Сорбент для очистки промышленных стоков от соединений свинца и кадмия и способ его применения |
| WO2010111309A1 (en) * | 2009-03-23 | 2010-09-30 | Brigham Young University | Seed coating compositions and methods for applying soil surfactants to water-repellent soil |
| RU2547431C1 (ru) * | 2013-10-21 | 2015-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Энергоресурс - СП" | Кондиционер почвы |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2738129C1 (ru) * | 2020-09-09 | 2020-12-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Курский государственный университет" | Способ иммобилизации свинца в гумусово-аккумулятивном горизонте урбаноземов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| O'Connor et al. | Mercury speciation, transformation, and transportation in soils, atmospheric flux, and implications for risk management: A critical review | |
| Conde-Cid et al. | Competitive adsorption of tetracycline, oxytetracycline and chlortetracycline on soils with different pH value and organic matter content | |
| Johs et al. | Dissolved organic matter reduces the effectiveness of sorbents for mercury removal | |
| Fernández-Calviño et al. | Heavy metals fractionation and desorption in pine bark amended mine soils | |
| Ukpaka et al. | Crude oil degradation in loamy soil using Neem root extracts: An experimental study | |
| Hwang et al. | In situ immobilization of heavy metals in severely weathered tailings amended with food waste-based compost and zeolite | |
| Shen et al. | Effect of production temperature and particle size of rice husk biochar on mercury immobilization and erosion prevention of a mercury contaminated soil | |
| Pagnanelli et al. | Assessment of solid reactive mixtures for the development of biological permeable reactive barriers | |
| Rosen et al. | Effects of compost application on soil vulnerability to heavy metal pollution | |
| Bezuglova et al. | Use of brown coal as a detoxifier of soils contaminated with heavy metals | |
| Mamindy-Pajany et al. | Impact of sewage sludge spreading on nickel mobility in a calcareous soil: adsorption–desorption through column experiments | |
| Suzuki et al. | Estimation of potential arsenic leaching from its phases in excavated sedimentary and metamorphic rocks | |
| Kacprzak et al. | The opoka-rock in N and P of poultry manure management according to circular economy | |
| Wang et al. | Effect of hydrogen sulfide on phosphorus lability in lake sediments amended with drinking water treatment residuals | |
| RU2655215C1 (ru) | Способ иммобилизации свинца в загрязненных почвах | |
| Dimović et al. | Speciation of 90 Sr and other metal cations in artificially contaminated soils: the influence of bone sorbent addition | |
| Ademollo et al. | Fate and monitoring of hazardous substances in temporary rivers | |
| Sasaki et al. | Immobilization of Se (VI) in mine drainage by permeable reactive barriers: column performance | |
| Remya et al. | Influence of organic matter and solute concentration on nitrate sorption in batch and diffusion-cell experiments | |
| Negim et al. | Immobilization of heavy metals from the contaminated soil using application of sugarcane organic wastes by-products | |
| Trigui et al. | Improvement and protection of olive mill waste-contaminated soils using low-cost natural additives | |
| Ezzati et al. | Use of rapid small-scale column tests for simultaneous prediction of phosphorus and nitrogen retention in large-scale filters | |
| Azizi et al. | Remediation of heavy metals from contaminated river water using natural zeolite and limestone | |
| Olkova | Advantages of using peat gel to reduce the toxicity of soils polluted with oil products | |
| Al-Taher | Factors affecting mobility of copper in soil-water matrices |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190718 |