Вестник МГТУ. 2020, Т. 23, № 2.

УДК 504.06 Сорбция тяжелых металлов фильтрующими модулями с вермикулит-сунгулитовыми продуктами И. А. Мосендз*, И. П. Кременецкая, С. В. Дрогобужская, С. А. Алексеева *Кольский научный центр РАН, г. Апатиты, Мурманская обл., Россия; e-mail: ia.mosendz@ksc.ru, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3129-7305 Реферат Поиск эффективных технологий ремедиации техногенно загрязненных природных объектов является актуальной проблемой защиты окружающей среды. На экспериментальной площадке вблизи АО "Кольская ГМК" (Мурманская область, г. Мончегорск) проведены опыты по использованию горнопромышленных отходов для создания фитоадсорбционных площадок на техногенно загрязненных территориях. В ходе экспериментов использовались фильтрующие модули с целью изучения процессов сорбции/десорбции компонентов выбросов материалами вермикулит-сунгулитового состава, полученными посредством обогащения отходов добычи флогопита (Мурманская область, г. Ковдор). Для загрузки фильтрующих модулей двух типов, предназначенных для изучения открытых (I) и частично открытых (II) систем, использовали исходный и термообработанный зернистый сунгулитовый, а также шламовый продукты (содержание сунгулита и вермикулита составляло 30 %). В качестве контрольного варианта проведен опыт с применением чистого торфа, отобранного в окрестностях г. Апатиты (Мурманская область). В результате исследования определено послойное содержание кислоторастворимой (или условно-валовой) формы компонентов; рассчитан модуль токсичности (отношение суммарного мольного содержания металлов (Cu + Ni) и макроэлементов (Ca + Mg)), применяемый для оценки возможного токсичного эффекта продуктов по отношению к растениям. Наибольшей сорбционной способностью обладал чистый торф, однако по завершении эксперимента для торфа отмечалась самая высокая степень токсичности; продукты минерального происхождения были наименее токсичными. Анализ распределения металлов по слоям фильтрующих модулей (II) показал, что в верхних слоях наблюдалось интенсивное накопление металлов; с увеличением глубины (слои 2 -4 ) происходило постепенное снижение содержания меди, в некоторых продуктах наблюдалось выщелачивание никеля в нижних слоях. В модулях (I) возрастала сорбция металлов зернистыми продуктами, шламовый продукт уступал зернистым по величине сорбции меди и никеля в первом слое. Результаты исследования показали, что для загрузки фитоадсорбционных площадок целесообразно использовать зернистый сунгулитовый продукт, отличающийся хорошей сорбционной способностью и низкой токсичностью. Мосендз И. А. и др. Сорбция тяжелых металлов фильтрующими модулями с вермикулит-сунгулитовыми продуктами. Вестник МГТУ. 2020. Т. 23, № 2. С. 182-189. DOI: 10.21443/1560-9278-2020-23-2-182-189 Sorption of heavy metals by the filtering containers with serpentine materials Irina A. Mosendz*, Irina P. Kremenetskaya, Svetlana V. Drogobuzhskaya, Svetlana A. Alekseeva *Kola Science Centre o f the Russian Academy o fSciences, Apatity, Murmansk region, Russia; e-mail: ia.mosendz@ksc.ru, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3129-7305 Abstract The search for effective technologies for the remediation of technologically polluted natural objects is an urgent problem of environmental protection. At the experimental site near Kola MMC JSC (Murmansk region, Monchegorsk), experiments have been carried out on the use of mining waste to create phyto­ adsorption sites in technologically polluted territories. During the experiments, filtering modules were used to study the processes of sorption/desorption of emission components with vermiculite-sungulite composition materials obtained by enriching phlogopite mining waste (Murmansk Region, Kovdor). To load two types of filtering modules designed to study open (I) and partially open (II) systems, the authors have used the initial and heat-treated granular sungulite, as well as slurry products (the content of sungulite and vermiculite was 30 %). As a control option, an experiment has been carried out using pure peat, selected in the vicinity of Apatity (Murmansk region). As a result of the study, the layer-by-layer content of the acid- soluble (or semi-gross) form of the components has been determined; the toxicity module has been calculated (the ratio of the total molar content of metals (Cu + Ni) and macronutrients (Ca + Mg)) used to assess the possible toxic effect of products in relation to plants. Pure peat has proved to possess the greatest sorption ability, however, at the end of the experiment, the highest degree of toxicity has been observed for peat; mineral products have been the least toxic. An analysis of the distribution of metals among the layers of filtering modules (II) has shown that intense accumulation of metals is observed in the upper layers; with increasing depth (layers 2-4) there is a gradual decrease in the copper content, in some products nickel is leached in the lower layers. The results of the study have shown that for loading phyto-adsorption sites it is advisable to use a granular sungulite product characterized by good sorption ability and low toxicity. Mosendz, I. A. et al. 2020. Sorption of heavy metals by the filtering containers with serpentine materials. Yestnik o fMSTU, 23(2), pp. 182-189. (In Russ.) DOI: 10.21443/1560-9278-2020-23-2-182-189 Article info Received 04.02.2020; received in revised 28.05.2020 Key words: sungulite, vermiculite, mining waste, heavy metals, industrial barren, remediation For citation Информация о статье Поступила в редакцию 04.02.2020; получена после доработки 28.05.2020 Ключевые слова: сунгулит, вермикулит, горнопромышленные отходы, тяжелые металлы, техногенно- загрязненная территория, ремедиация Для цитирования