Вестник МГТУ. 2020, Т. 23, № 2.

Введение Цветная металлургия является одной из ведущих отраслей промышленности Российской Федерации. Производственная деятельность предприятий данного профиля способствует повышению антропогенной нагрузки на природную среду ( Ананьева и др., 2012). Для снижения объема поступления загрязняющих веществ в окружающую среду разрабатываются и внедряются новые технологии. В настоящее время уделяется особое внимание проблеме возникновения неорганизованных источников загрязнения, к которым относятся техногенно загрязненные территории вокруг предприятий (Копцик, 2014; Joseph et al., 2019). В Мурманской области примером такой территории является зона влияния подразделения АО "Кольская ГМК", расположенного в г. Мончегорске, где наблюдается значительное ухудшение состояния растительности, почвы и водоемов в результате воздействия аэротехногенных выбросов, содержащих диоксид серы и тяжелые металлы (Кашулина, 2002). Поиск эффективных и безопасных технологий ремедиации техногенно загрязненных природных объектов - приоритетная задача в области решения проблем защиты окружающей среды. На территориях, загрязненных тяжелыми металлами, применяются сорбционные методы очистки, в том числе с использованием в качестве сорбентов материалов из горнопромышленных отходов (Кременецкая и др., 2012). Один из вариантов использования таких материалов предусматривает создание гидроботанических площадок из сорбционно активных материалов, засаженных высшими растениями (Кривицкий, 2009). Материалы для гидроботанических площадок должны соответствовать следующим требованиям: 1) обладать свойством удерживать тяжелые металлы в условиях эксплуатации; 2) не оказывать токсического воздействия на растения (даже после накопления в них максимально возможного количества металлов). Как показали результаты исследований (Кременецкая и др., 2015), указанными свойствами обладают материалы вермикулит-сунгулитового состава, которые могут быть получены из заскладированных отходов добычи флогопита (Мурманская область, г. Ковдор). В настоящей работе представлены результаты полевого эксперимента, проведенного в непосредственной близостиот промышленной площадкиАО "Кольская ГМК" (Мурманская область, г. Мончегорск), с применением фильтрующих модулей из вермикулит-сунгулитовых продуктов. Целью исследования является изучение процессов сорбции/десорбции тяжелых металлов материалами, которые предполагается использовать для создания гидроботанических площадок; создание таких площадок будет направлено на снижение степени загрязнения почвенных и водных объектов. Материалы и методы Характеристика использованных материалов Вермикулит-сунгулитовые продукты получены по гравитационной схеме переработки вермикулит- сунгулитового сырья - отходов добычи флогопита на предприятии "Ковдорслюда" (Кременецкая и др., 2015). В конечных сунгулитсодержащих продуктах (зернистом и шламовом) содержание вермикулита и сунгулита увеличивается в 1,5—2,3 раза по сравнению с исходным продуктом (при извлечении сунгулитсодержащих продуктов более 85 %). Для загрузки фильтрующих модулей использовали исходный и термообработанный зернистый сунгулитовый, а также шламовый продукты. Содержание в зернистом продукте целевых минералов сунгулита и вермикулита составляет 31 и 33 % соответственно. В продукте присутствует около 36 % примесей, среди которых преобладают частицы оливин-пироксеновых пород и пород типа мелкокристаллических фенитов или сиенитов, а также единичные зерна диопсида, кварца, полевого шпата. Шламовый продукт представляет собой мелкодисперсный материал, содержание сунгулита и вермикулита в нем примерно одинаковое и составляет величину порядка 30 %. Вермикулит в этом продукте не содержит пачек и представлен мелкими тонкими листочками. Термообработанный зернистый сунгулитовый продукт получен путем обжига при температуре 700 °С в электрической модульно-спусковой печи конструкции А. И. Нижегородова (Иркутский национальный исследовательский университет, ИрГТУ) (Нижегородов, 2014; Nizhegorodov, 2015). Печь изготовлена в Центре экспериментальной отработки инноваций (ЦЭОИ ИрГТУ, г. Иркутск), смонтирована и запущена в работу в экспериментальном цехе Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева КНЦ РАН (ИХТРЭМС КНЦ РАН) под руководством директора ЦЭОИ ИрГТУ А. В. Звездина. Контрольный эксперимент поставлен с применением чистого торфа, отобранного в окрестностях г. Апатиты; торф использован как материал, способный накапливать металлы, что представляет интерес с точки зрения изучения влияния процессов загрязнения на его агрохимические свойства. Конструкция фильтрующих модулей Модули для изучения в полевых условиях процесса взаимодействия сорбционно активных материалов с компонентами загрязненных сред изготовлены в двух вариантах. Модули для изучения открытых систем (тип I) предусматривают возможность контакта загрузки как с атмосферными осадками, так и почвенными растворами, и изготовлены из водопроницаемого геотекстильного материала. Варианты эксперимента, в которых исключается контакт загрузки модулей с почвенными растворами, можно отнести