Детоксикация загрязненных мышьяком почв природными сорбентами, их смесями и модификациями

• Автор: Московкина, Людмила Игоревна
• Шифр специальности: 06.01.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 146 с. : ил.

1 Проблема загрязнения почв сельскохозяйственного назна- 7 чения мышьяком

1.1 Источники и масштабы загрязнения мышьяком почвенного покро- 7 ва ,

1.2 Естественная способность почвы к самоочищению

1.3 Приемы снижения негативного воздействия загрязнения мышья- 23 ком на почвы сельскохозяйственных угодий
2 Теоретические предпосылки для разработки новых смесей 34 на основе природных сорбентов для иммобилизации мышьяка в почве
2.1 Оценка возможности применения природных веществ в качестве 34 сорбента для мышьяка

2.2 Оценка влияния отобранных горных пород на иммобилизацию 49 мышьяка

3 Характеристика объекта исследований и методология про- 55 ведения исследований

3.1 Характеристика почвенных условий района проведения исследова- 55 ний

3.2 Метеорологические условия проведения исследований

3.3 Распространение загрязнения мышьяком на территории Рязанской 61 области

3.4 Методология проведения исследований
4 Результаты исследований сорбционных способности при- 71 родных сорбентов в вегетационных опытах
4.1 Оценка влияния различных доз мышьяка на процесс прорастания 71 семян сельскохозяйственных культур
4.2 Исследование влияния природных сорбентов на поглощение 75 мышьяка сельскохозяйственными культурами в вегетационных сосудах
5 Исследование сорбционной способности смесей и разра- 95 ботка эффективного состава для мелиорации загрязненных мышьяком почв
5.1 Исследование сорбционных свойств смесей на основе природных 95 сорбентов лизиметрическим методом
5.2 Изучение действия сорбционных свойств композиционных смесей 104 в микроделяночном полевом опыте

5.3 Обоснование механизма действия разработанного состава для ме- 106 лиорации загрязненных мышьяком почв
5.4 Технология изготовления и внесения смесей для детоксикации за- 109 грязненных мышьяком почв и оценка экономической эффективности
Список использованных источников
Приложения
Актуальность исследований. Мышьяк является высокоопасным химическим элементом и способен оказывать токсическое действие на растения, животных и человека. В настоящее время пахотные земли ряда областей РФ подвержены загрязнению мышьяком, поэтому особую актуальность приобретает проблема снижения последствий техногенного воздействия на природ-

ные объекты и обеспечение получения экологически чистой растениеводческой продукции, в том числе и на слабозагрязненных и среднезагрязненных территориях. При попадании в почвенный слой часть мышьяка трансформируется при взаимодействии с веществами и минералами, входящими в состав почвы. Реальную угрозу для экосистем представляет не валовое содержание мышьяка, а его содержание в подвижной форме. Мышьяк в данной форме из загрязненной им почвы проникает в растения и оказывает на них негативное воздействие. Поступающие из почвенных растворов токсичные элементы накапливаются в корневой системе и в других органах растений. Через почву

по цепям питания мышьяк может поступать в организм животных и челове-ка. Природные сорбенты способны в значительной мере трансформировать мышьяк в малоподвижные формы, ограничивая его доступность растениям. Разработка экологических методов детоксикации почв, загрязненных мышьяком, с использованием сорбентов природного происхождения и смесей на их основе для перевода мышьяка в малоподвижные формы является перспективным направлением научных исследований.
Цель данной работы заключается в разработке эффективного состава
для мелиорации почв, загрязненных мышьяком, на основе природных сор-

бентов, их смесей и модификаций.
Для реализации цели поставлены и решены следующие задачи:
- выполнить обзор и анализ литературных источников по миграции мышьяка в системе «почва-растение-грунтовые воды»;
из расчета 1:1 по массе. Между 2 сериями тестового лабораторного опыта были проведены 2 вегетационных опыта, которые подтвердили необходимость дальнейшего совершенствования сорбционного состава для иммобилизации подвижных форм мышьяка.
Исходную почву обрабатывали раствором ПагАьОз из расчета 80 мг мышьяка на 1 кг почвы, влажностью 65 %. Данный образец помещался в темное место с температурой 22-25 °С на 4 недели. По истечении данного срока производился анализ на определение подвижных форм мышьяка. Подвижные формы извлекались путем получения азотнокислой вытяжки, которую затем фильтровали и выпаривали. Анализировали сухой остаток на предмет содержания мышьяка рентгено-флуоресцентным методом. Через 1 неделю анализ повторяли. Количество подвижных форм установилось по истечении 2 месяцев и было равно 15,9 мг/кг.
Далее данную почву делили на части. Природные сорбенты вносили отдельно друг от друга в 3-х кратной повторности. Сорбенты вносили из расчета 10 т/га: 0,3 г сорбента на 0,08 кг почвы (примерный вес 1 образца загрязненной почвы). Почву перемешивали с каждым сорбентом в отдельности в необходимом соотношении по массе сухого вещества. Все образцы с влажностью 65% помещали в темное место при температуре 22-25 °С на 4 недели. По истечении данного срока в почве производилось определение подвижных форм мышьяка. Через 1 неделю анализ повторяли. Наилучший сорбент определялся в варианте с наименьшим количеством подвижных форм мышьяка.
Составляли новые композиционные смеси для усиления действия природных сорбентов, которые показали наихудшие результаты. Как видно из диаграммы диатомит, цеолит, торф не достаточно эффективно поглощают мышьяк, поэтому для усиления их действия выполняли обработку хлорным железом, так как трехвалентное железо Ре3+ является активным сорбентом анионной формы мышьяка (АэО3’, Аб043' и т.п.) и при взаимодействии с ними
образует нерастворимые арсенаты железа. Диатомит и вермикулит выбраны