Вестник МГТУ. 2020, Т. 23, № 2.

Данные о распределении никеля по глубине слоя исходного зернистого продукта схожи с таковыми для шламового продукта (рис. 4). В первом слое химический состав продукта не изменяется, а из более глубоких слоев наблюдается частичное выщелачивание никеля. Для никеля и кобальта наблюдаются симбатные зависимости. Медь в первом слое сорбируется (28 мг/кг), но в меньших количествах по сравнению со шламовым продуктом, для которого данный показатель составляет 145 мг/кг. Указанные закономерности можно объяснить исходя из того, что высокодисперсный шламовый продукт обладает более высокой удельной поверхностью по сравнению с грубозернистым сунгулитовым материалом. C, мг/кг Номер слоя Рис. 4. Распределение металлов Ni (о), Cu (+), Co (х), Zn (•) по глубине модуля с зернистым продуктом. Слой 0 соответствует характеристикам исходного материала, слой 1- верхнему слою модуля Fig. 4. The distribution of metals Ni (о), Cu (+) and Co (х), Zn (•) along the depth of the container with serpentine-reached grainy material. Layer 0 corresponds to the original serpentine-reached grainy material, layer 1 - to the top layer in the field experiment Распределение металлов по профилю модулей открытого типа В полностью открытых системах контакт материалов с высокозагрязненной почвой приводит к существенному увеличению сорбции металлов зернистыми продуктами (рис. 5). Результаты для сорбции меди термообработанным сунгулитовым продуктом в частично открытой системе не показаны, поскольку они совпадают с данными для исходного сунгулитового продукта. В частично открытой системе зернистые продукты никель практически не сорбируют, в то время как в открытой системе величина сорбции для первого слоя составляет 60 мг/кг. В еще большей степени при переходе к открытым условиям увеличивается поглощение зернистыми продуктами меди (до 150-230 мг/кг) по сравнению с величиной 28 мг/кг, полученной в условиях частично открытой системы. Шламовый продукт в открытых системах уступает зернистым материалам по величине сорбции меди и никеля в первом слое, которая составляет для никеля 43 мг/кг, а для меди 96 мг/кг. Суммарное содержание металлов по слоям модулей со шламовым продуктом представлено на рис. 6. В полностью и частично открытых системах в первом слое наблюдается максимальное поглощение никеля и меди. Характер распределения металлов ниже по профилю модуля свидетельствует о частичном выщелачивании никеля из шламового продукта. Медь, в отличие от никеля, в слоях 2-4 накапливается, но в меньшей степени по сравнению с условиями в частично открытой системе. Наличие в шламовом продукте нескольких компонентов, а также неопределенность состава растворов, с которыми взаимодействуют материалы, загруженные в модули, не позволяют дать исчерпывающее объяснение полученным данным. Можно лишь предположить, что шламовый продукт является насыщенным по никелю, что приводит к его десорбции при взаимодействии с растворами в слоях ниже первого слоя, поскольку поступающие в них растворы становятся менее концентрированными, пройдя очистку от металлов в первом слое. Для использованных материалов рассчитан модуль токсичности Мт (см. таблицу). Проведенные ранее исследования, посвященные формированию фитоценозов с использованием горнопромышленных отходов, показали, что стократное превышение суммы молярного содержания макроэлементов относительно суммы металлов (Мт = 1) нейтрализует токсическое действие Cu и Ni на фотосинтетический аппарат растений, тогда как увеличение этого показателя в два раза (Мт = 2) приводит к угнетению фотосинтеза (Slukovskaya et al., 2019); т. е. чем меньше значение Мт, тем ниже токсичность материалов. По завершении эксперимента для торфа отмечается самая высокая степень токсичности (Мт = 2), что может пагубно сказаться на росте растений при использовании данного материала в качестве загрузки для фитоадсорбционных площадок. Используемые минеральные материалы обладают более низкой токсичностью по сравнению с торфом. Так, наименьшей степенью токсичности обладает термообработанный сунгулитовый продукт (Мт = 0,1—0,4).