Шершнева М.В., доктор технических наук, профессор Бобровник А.Б., аспирант Клюев A. B., аспирант (Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I)
ГЕОЭКОЗАЩИТНЫЕ СВОЙСТВА ПРИРОДНЫХ МИНЕРАЛОВ, ТЕХНОГЕННЫХ ВЕЩЕСТВ И ОТХОДОВ
В статье рассмотрены природные минералы, техногенные вещества и отходы, обладающие геоэкозащитными свойствами по отношению к ионам тяжелых металлов и нефтепродуктам. В работе показано, что наиболее перспективными для использования в геоэкозащитных технологиях являются техногенные отходы, так как при этом решается проблема их утилизации.
Ключевые слова: ионы тяжелых металлов, нефтепродукты, техногенные вещества, отходы, природные минералы.
GEOECOPROTECTIVE PROPERTIES OF NATURAL MINERALS, MAN-MADE
SUBSTANCES AND WASTES
The article deals with natural minerals, man-made substances and wastes, which have geoecoprotective properties against the ions of heavy metals and petroleum products.
It is shown that man-made waste are the most perspective for use in geoecoprotective technologies, as this solves the problem of disposal.
Key words: heavy metal ions, petroleum products, man-made substances, wastes, natural minerals.
На сегодняшний день проблема защиты литосферы от техногенного загрязнения обусловлена с одной стороны накоплением и складированием твердых промышленных отходов, с другой стороны - загрязнением поверхностных стоков, которые транспортируют загрязнения различной природы от источника загрязнения. В связи с этим можно выделить несколько аспектов разработки технологий геоэкозащиты:
1. ликвидация твердых промышленных отходов и освобождение полезных земель, занятых под их складирование;
2. очистка поверхностных стоков, являющихся источником загрязнения почв;
3. создание геоэкозащитных барьеров, локализующих распространение загрязнения;
4. ликвидация и блокировка аварийных разливов загрязнений с поверхности.
Разработка технологий геоэкозащиты должна осуществляться на основе способности веществ или отходов взаимодействовать с загрязнениями различной природы переводя их в максимально безопасное для биосферы состояние. На кафедре «Инженерная химия и естествознание» ПГУПС за последние два десятилетия были исследованы ряд веществ и отходов и обнаружены их новые свойства, которые могут служить основой для разработки геоэкозащитных технологий.
Следует отметить, что из всех загрязнений, наибольшую опасность для почв представляют загрязнение ионами тяжелых металлов и загрязнение нефтепродуктами. Техногенная нагрузка от этих загрязнений на среду обитания может превышать пятьдесят процентов от всех видов зягрязнения биосферы [1]. Поэтому исследования ученых были направлены на изучение поглотительных свойств веществ и отходов по отношению к ионам тяжелых металлов и нефтепродуктов. Было обнаружено, что такие техногенных вещества, как четырехкальциевый алюмоферрит, который входит в состав цемента, наряду с другими клинкерными минералами обладает поглотительной емкостью по отношению к ионам тяжелых металлов. Данное свойство послужило основой для патента
«Способ очистки сточных вод от ионов металлов», который включает обработку реагентом, перемешивание и отделение осадка, отличающийся тем, что в качестве реагента используют четырехкальциевый алюмоферрит в количестве 100 мг/л [2]. Наряду с техногенными веществами, различные природные минералы также обладают способностью к поглощению ионов тяжелых металлов. Так, например, было обнаружено, что такими способностями обладают тальковый сланец, биотит, кварц-альбит-хлоритовый сланец [3-5]. Данные природные минералы могут быть использованы в технологиях защиты литосферы от ионов тяжелых металлов, при этом не требуется производить дополнительную обработку веществ, кроме их измельчения. Некоторые природные материалы требуют дополнительной обработки, например, ускоренными электронами, после которой поверхность веществ начинает проявлять поглотительные свойства. По результатам исследований были получены патенты по использованию в геозащите таких природных материалов как песок и гранит, включающий воздействие ионизирующего излучения, отличающийся тем, что облучению подвергают сорбент при различной поглощенной дозе (кГр), а в качестве сорбента используют измельченный гранит или песок [6-7]. Наиболее перспективным для геоэкозащитных технологий является использование отходов для очистки от ионов тяжелых металлов. Было обнаружено, что такие отходы, как нефелиновый шлам, отходы гидроалюминантного цемента, неавтоклавного пенобетона, пеногипса и доменный гранулированный шлак способны поглощать из водных растворов ионы тяжелых металлов (например, ионы меди). Способ очистки сточных вод от ионов меди, включает обработку сорбентом, путем фильтрации сточных вод через сорбент, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют отходы с различной высотой слоя [8-12]. Использование таких отходов позволяет с одной стороны перевести ионы тяжелых металлов в максимально безопасное состояние, а с другой стороны предотвратить бесполезное складирование данных отходов на полезных площадях.
Основой для защиты почвы от органических загрязнений может быть способность природных минералов, техногенных веществ и систем поглощать нефтепродукты и обладать антисептическими свойствами к биологическим загрязнениям. Например, для де-токсикации грунта, загрязненного нефтепродуктами, можно использовать кварц-альбит-хлоритовый сланец. Изобретение относится к области рекультивации грунтов, загрязненных нефтепродуктами. В способе вносят природный сорбент в грунт, загрязненный нефтепродуктами, до достижения в грунте заданной концентрации загрязняющего вещества. Перед внесением в грунт сорбента проводят замеры концентраций загрязняющего вещества при смешении проб загрязненного грунта с сорбентом. После чего определяют массу сорбента, необходимого для смешения с грунтом, загрязненным определенным ранее загрязняющим веществом, и достижения в грунте заданной концентрации загрязняющего вещества. Распределяют рассчитанную массу сорбента по поверхности грунта с одновременным перемешиванием сорбента с загрязненным грунтом. Распределение рассчитанной массы сорбента по поверхности грунта осуществляют после определения массы сорбента, в качестве которого используют кварц-альбит-хлоритовый сланец. Способ позволяет повысить эффективность детоксикации грунта, загрязненного нефтепродуктами, уменьшить расход сорбента и сократить число технологических операций [13]. Кроме поглощения нефтепродуктов, кварц-альбит-хлоритовый сланец обладает антисептическими свойствами [14]. Изобретение относится к антисептическому средству для обработки воды и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства. В качестве антисептического средства для обработки воды применяют кварц-альбит-хлоритовый сланец. Достигаемый при этом технический результат заключается в уменьшении времени достижения антисептического эффекта.
Таким образом, геоэкозащитные технологии, направленные на снижение воздействия ионов тяжелых металлов и нефтепродуктов, должны быть основаны на использо-
вании активных по отношению к этим загрязнениям доступных и масштабных по количеству веществах природного и техногенного происхождения. Наиболее перспективным является использование различных отходов, так как в этом случае решаются одновременно проблемы их утилизации и защиты почв от загрязнений.
ЛИТЕРАТУРА
1. Введение в геоэкохимию детоксикации литосферы на базе особенностей процессов твердения вяжущих и искусственного камнеобразования : монография / Л.Б. Сватовская, М.В. Шершнева, А.М. Сычева, Е.И. Макарова, М.М. Байдарашвили. - Санкт-Петербург: ПГУПС, 2012. - 81 с.
2. Патент № 2534137 Российская Федерация «Способ очистки сточных вод от ионов металлов» / Л.Б. Сватовская, М.В. Шершнева, М.Ю. Савельева - Опубл. 26.09.2014
3. Патент №2433959 Российская Федерация «Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов» / Л.Б. Сватовская, М.В. Шершнева, Ю.Е. Пузанова, С.В. Оли-но, А С. Иванова - Опубл. 20.11.2011
4. Патент № 2496723 Российская Федерация «Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов» / Л.Б. Сватовская, М.В. Шершнева, М.Ю. Савельева, А.С. Иванова - Опубл. 27.10.2013
5. Патент № 2360732 Российская Федерация «Способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов» / Л.Б. Сватовская, М.В. Шершнева, М.Ю., Ю.Е. Пузанова, С В. Олино, Е Е. Пузанов, В.А. Шершнев - Опубл. 10.07.2009
6. Патент №2433964 Российская Федерация «Способ очистки сточных вод» / Л.Б. Сватовская, М.В. Шершнева, М.Ю., Е.Е. Пузанов, В.А. Шершнев, А.С. Иванова -Опубл. 20.11.2011.
7. Патент №2367611 Российская Федерация «Способ очистки сточных вод» / Л.Б. Сватовская, М.В. Шершнева, М.Ю., Ю.Е. Пузанова, М. М. Байдарашвили, И.В. Васильева, С.В. Мякин, М.М. Сычев - Опубл. 20.09.2009.
8. Патент № 2433960 Российская Федерация «Способ очистки сточных вод от ионов меди» / Л. Б. Сватовская, М. Н. Латутова, Е. И. Макарова, М. В. Шершнева, А. А. Кондрашов, П. Д. Кондратьев - Опубл. 20.11.2011.
9. Патент №2455238 Российская Федерация «Способ очистки сточных вод от ионов меди» / Л.Б. Сватовская, М.Н. Латутова, М.В. Шершнева, А.А. Кондрашов, П.Д. Кондратьев, М.М. Байдарашвили - Опубл. 10.07.2012 .
10. Патент №2327647 Российская Федерация «Способ очистки сточных вод от ионов меди» / Л.Б. Сватовская, М.В. Шершнева, К.Ю. Соловьева, Т.А. Смирнова, Ю.Е. Пузанова - Опубл. 27.06.2008.
11. Патент № 2360868 Российская Федерация «Способ очистки сточных вод от ионов меди» / Л.Б. Сватовская, М.В. Шершнева, Л.Л. Масленникова, Ю.Е. Пузанова -Опубл. 10.07.2009.
12. Патент № 2401805 Российская Федерация «Способ очистки сточных вод от ионов меди» / Л.Б. Сватовская, М.В. Шершнева, Ю.Е. Пузанова - Опубл. 20.10.2010.
13. Патент №2497609 Российская Федерация «Способ детоксикации грунта, загрязненного нефтепродуктами» / Л.Б. Сватовская, М.В. Шершнева, М.Ю. Савельева-Опубл. 10.11.2013.
14. Патент № 2477708 Российская Федерация «Антисептическое средство для обработки воды» / Л.Б. Сватовская, М.В. Шершнева, М.Ю. Савельева, М.М. Байдара-швили- Опубл. 10.11.2013
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.