Remediation of Soils Contaminated with Heavy Metals Using Sorption Technologies. Communication 1. Use of Mineral and Organic Sorbents

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Various aspects of the use of sorption technologies for remediation of soils contaminated with heavy metals and soils of coal dumps were considered. Special attention is paid to the use of biochar (biochar coal) both separately and in combination with the addition of various associates of microorganisms.

作者简介

V. Bashkin

Institute of Physicochemical and Biological Problems of Soil Science, RAS; Institute of Fundamental Problems of Biology, RAS

Email: vladimirbashkin@yandex.ru
Institutskaya ul. 2, Moscow region, Pushchino 142290, Russia; Institutskaya ul. 2, Moscow region, Pushchino 142290, Russia

R. Galiulina

Institute of Physicochemical and Biological Problems of Soil Science, RAS; Institute of Fundamental Problems of Biology, RAS

编辑信件的主要联系方式.
Email: vladimirbashkin@yandex.ru
Institutskaya ul. 2, Moscow region, Pushchino 142290, Russia; Institutskaya ul. 2, Moscow region, Pushchino 142290, Russia

参考

  1. Хрипкова Н.А. Агроэкологическая оценка эффективности использования цеолита и гумата калия в условиях радиоактивного загрязнения серых лесных почв Орловской области: Автореф. дис. … канд. с.-х. наук. Орел, 2000. 24 с.
  2. Bashkin V.N., Galiulina R.A. Accumulation of heavy metals in vegetable crops // Rus. Agricult. Sci. 2022. V. 48. Suppl. 1. Р. S1–S10. doi: 10.3103/S1068367422070035
  3. Юрак В.В., Апакашев Р.А., Лебзин М.С., Малышев А.Н. Оценка эффективности и экологичности сорбент- ориентированного метода восстановления загрязненных тяжелыми металлами и металлоидами почв // Горн. науки и технол. 2023. № 8(4). С. 327–340. https://doi.org/10.17073/2500-0632-2023-07-129
  4. Zhu W., Wang J., Wu D., Li X., Luo Y., Han C., Ma W., He S. Investigating the heavy metal adsorption of mesoporous silica materials prepared by microwave synthesis // Nanoscale Res. Let. 2017. V. 12(1). Р. 1–9. https://doi.org/10.1186/s11671-017-2070-4
  5. Vojoudi H., Badiei A., Bahar S., Ziarani G.M., Faridbod F., Ganjali M.R. A new nano-sorbent for fast and efficient removal of heavy metals from aqueous solutions based on modification of magnetic mesoporous silica nano-spheres // J. Magnet. Magnetic Mater. 2017. V. 441. Р. 193–203. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2017.05.065
  6. Кизилов О.А., Байкин Ю.Л., Овчинников П.Ю. Применение минеральных сорбентов при загрязнении почв тяжелыми металлами // Вестн. биотехнол. 2017. № 1(11). С. 16–18.
  7. Петункина Л.О., Заушинцена А.В., Шатилов Д.И. Оптимальные соотношения рекультиваторов для целевого использования на угледобывающем предприятии // Экологические проблемы промышленно развитых и ресурсных регионов: пути решения. Мат-лы Всерос. молод. научн.-практ. конф., 2016, Кемерово. Кемерово: Кузбас. гос. техн. ун-т им. Т.Ф. Горбачева, 2016. С. 38.
  8. Неведров Н.П., Дюканова Е.Н., Неведрова Н.Ю. Концентрация тяжелых металлов в поверхностных горизонтах почв функциональных зон Курской городской агломерации // Научн. вестн. Белгород. гос. ун-та. Естеств. науки. 2016. № 35(11). С. 139–145.
  9. Неведров Н.П. Пат. РФ 2655215C1. Способ иммобилизации свинца в загрязненных почвах. 2017.
  10. Алексеева Т.П., Бурмистрова Т.И., Сысоева Л.Н., Трунова Н.М., Середина В.П. Технология рекультивации почв угольного отвала с использованием торфяных препаратов // Экол. и пром-ть России. 2016. Т. 20. № 11. С. 39–43.
  11. Скурихина П.Д. Влияние кремнийорганического адсорбента на содержание подвижных форм тяжелых металлов и рост тест-культуры в условиях загрязнения почвы свинцом и медью // Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2023. Вып. 116. С. 109–128. doi: 10.19047/0136-1694-2023-116-109-128
  12. Belousov P., Rumyantseva A., Kim K., Pokidko B., Milyutin V., Izosimova Yu., Tyupina E. The use of natural filtration sorbents to solve the safety problems of industrial pollution facilities // RT&A. 2023. Spec. Iss. № 5(75). V. 18. № 11. Р. 582–587.
  13. Мурзакасымова Н.С., Гавриленко М.А., Бектенов Н.А., Кудайбергенова Р.М., Сейтбекова Г.А. Исследование сорбции тяжелых металлов на модифицированном угле // News Nat. Acad. Sci. Republic Kazakhstan. 2022. V. 4. № 453. Р. 107–118.
  14. Шестакова О.Е., Левченко Л.М., Вертелецкая Н.Ю., Митькин В.Н. Ископаемые угли Кузбасса, как материал для получения углеродных адсорбентов, извлекающих тяжелые металлы из отходов угледобывающих предприятий // Экологические проблемы промышленно-развитых и ресурсодобывающих регионов: пути решения. Сб. тр. Всерос. молод. научн.-практ. конф. 2016. Кузбас. гос. техн. ун-т им. Т.Ф. Горбачева. Кемерово, 2016. С. 38–48.
  15. Narayanan M., Ma Y. Influences of biochar on bioremediation/phytoremediation potential of metal-contaminated soils // Front. Microbiol. 2022. V. 13. 929730.
  16. Wang Y.Y., You L.C., Lyu H.H., Liu Y.X., He L.L., Hu Y.D., Luo F.C., Yang S.M. Role of biochar–mineral composite amendment on the immobilization of heavy metals for brassica chinensis from naturally contaminated soil // Environ. Technol. Innov. 2022. V. 28. 102622.
  17. Shentu J., Li X., Han R., Chen Q., Shen D., Qi S. Effect of site hydrological conditions and soil aggregate sizes on the stabilization of heavy metals (Cu, Ni, Pb, Zn) by biochar // Sci. Total. Environ. 2022. V. 802. 149949.
  18. Qu J., Zhang B., Tong H., Liu Y., Wang S., Wei S., Wang L., Wang Y., Zhang Y. High-еfficiency decontamination of Pb (II) and tetracycline in contaminated water using ball-milled magnetic bone derived biochar // J. Clean. Prod. 2023. V. 385. 135683.
  19. Lehmann J., Joseph S. Biochar systems // Biochar for environmental management. London, UK: Routledge, 2009. Р. 142–154.
  20. Qu J., Xu Y., Zhang X., Sun M., Tao Y., Zhang X., Zhang G., Ge C., Zhang Y. Ball milling-assisted preparation of biochar loaded with ferrous sulfide as persulfate activator for phenol degradation: multiple active sites-triggered radical/non-radical mechanism // Appl. Catal. B Environ. 2022. V. 316. 121639.
  21. Wu W.X., Yang M., Feng Q.B., McGrouther K., Wang H.L., Lu H.H., Chen Y.X. Chemical characterization of rice straw-derived biochar for soil amendment // Biomass Bioenergy. 2012. V. 47. Р. 268–276.
  22. Kane S., Ryan C. Biochar from food waste as a sustainable replacement for carbon black in upcycled or compostable composites // Compos. Part C, Open Access. 2022. V. 8. 100274.
  23. Papageorgiou A., Azzi E.S., Enell A., Sundberg C. Biochar produced from wood waste for soil remediation in sweden: carbon sequestration and other environmental impacts // Sci. Total Environ. 2021. V. 776. 145953.
  24. Ng L.Y.F., Ariffin H., Yasim-Anuar T.A.T., Farid M.A.A., Hassan M.A. High-energy ball milling for high productivity of nanobiochar from oil palm biomass // Nanomaterials. 2022. V. 12. 3251.
  25. Cao G., Qiao J., Ai J., Ning S., Sun H., Chen M., Zhao L., Zhang G., Lian F. Systematic research on the transport of ball-milled biochar in saturated porous media: effect of humic acid, ionic strength, and cation types // Nanomaterials. 2022. V. 12. 988.
  26. Chintala R., Mollinedo J., Schumacher T.E., Malo D.D., Julson J.L. Effect of biochar on chemical properties of acidic soil // Arch. Agron. Soil Sci. 2014. V. 60. Р. 393–404.
  27. Ogura T., Date Y., Masukujane M., Coetzee T., Akashi K., Kikuchi J. Improvement of physical, chemical, and biological properties of aridisol from botswana by the incorporation of torrefied biomass // Sci. Rep. 2016. V. 6. 28011.
  28. Turan V. Calcite in combination with olive pulp biochar reduces ni mobility in soil and its distribution in Chili plant // Inter. J. Phytoremed. 2022. V. 24. P. 166–176.
  29. Wang L., Ok Y.S., Tsang D.C.W., Alessi D.S., Rinklebe J., Mašek O., Bolan N.S., Hou D. Biochar composites: emerging trends, field successes and sustainability implications // Soil Use Manag. 2022. V. 38. P. 14–38.
  30. Pan X., Gu Z., Chen W., Li Q. Preparation of biochar and biochar composites and their application in a fenton-like process for wastewater decontamination: a review // Sci. Total Environ. 2021. V. 754. 1421.
  31. Benoit P. Energy and development in a changing world: a framework for the 21st century. URL: https://www.energypolicy.columbia.edu/ (accessed: 15.07.2022).
  32. WEC. World Energy Resources 2016 // WEC: Milwaukee, WI, USA, 2016. 345 p.
  33. Jambhulkar H.P., Kumar M.S. Eco-restoration approach for mine spoil overburden dump through biotechnological route // Environ. Monit. Ass. 2019. V. 191. 772.
  34. Lei L.Q., Song C.A., Xie X.L., Li Y.H., Wang F. Acid mine drainage and heavy metal contamination in groundwater of metal sulfide mine at arid territory (BS Mine, Western Australia) // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 2010. V. 20. P. 1488–1493.
  35. Семенков И.Н., Шарапова А.В., Леднев С.А., Королева Т.В. Фракционный состав соединений металлов и серы в верхнем слое почв зон воздействия террикона угольной шахты (Среднерусская лесостепь) // Аридн. экосист. 2023. Т. 29. № 2(95). с. 118–127. doi: 10.24412/1993-3916-2023-2-118-127
  36. Кречетов П.П., Шарапова А.В., Касимова Д.А., Черницова О.В. Рекультивированные отвалы как депонирующая среда актуального и отложенного углеродного следа // Почвы и окруж. среда: Сб. научн. тр. Всерос. научн. конф. с международ. участием, посвящ. 55-летию Института почвоведения и агрохимии СО РАН (2–6 октября 2023 г., г. Новосибирск). Новосибирск: ИПА СО РАН, 2023. С. 543. doi: 10.31251/conf1-2023
  37. Попова Ю.А. Детоксикация антропогенно-нагруженных территорий, загрязненных полициклическими ароматическими углеводородами и тяжелыми металлами, с последующим использованием под строительство: Автореф. дис. … канд. техн. наук. Ростов-н/Д., 2006. 24 с.
  38. Pajak M., Błonska E., Szostak M., Gasiorek M., Pietrzykowski M., Urban O., Derbis P. Restoration of vegetation in relation to soil properties of spoil heap heavily contaminated with heavy metals // Water. Air. Soil Pollut. 2018. V. 229. 392.
  39. Bech J., Duran P., Roca N., Poma W., Sánchez I., Roca-Pérez L., Boluda R., Barceló J., Poschenrieder C. Accumulation of Pb and Zn in Bidens triplinervia and Senecio sp. spontaneous species from mine spoils in Peru and their potential use in phytoremediation // J. Geochem. Explor. 2012. V. 123. Р. 109–113.
  40. Maiti S.K. Ecorestoration of the coalmine degraded lands. Berlin/Heidelberg, Germany: Springer Science & Business Media, 2012.
  41. Prasad M.N.V., de Campos Favas P.J., Maiti S.K. Fly ash and lime-stabilized biosolid mixtures in mine spoil reclamation // Bio-Geotechnologies for Mine Site Rehabilitation. Amsterdam, The Netherlands: Elsevier, 2018. Р. 159–180.
  42. Pandey V.C., Singh N. Impact of fly ash incorporation in soil systems // Agric. Ecosyst. Environ. 2010. V. 136. Р. 16–27.
  43. Mossa A.W., Bailey E.H., Usman A., Young S.D., Crout N.M.J. The Impact of long-term biosolids application (>100 years) on soil metal dynamics // Sci. Total Environ. 2020. V. 720. 137441.
  44. Adnan M., Shah Z., Sharif M., Rahman H. Liming induces carbon dioxide (CO2) emission in PSB inoculated alkaline soil supplemented with different phosphorus sources // Environ. Sci. Pollut. Res. 2018. V. 25. Р. 9501–9509.
  45. Qu J., Tian X., Zhang X., Yao J., Xue J., Li K., Zhang B., Wang L., Zhang Y. Free radicals-triggered reductive and oxidative degradation of highly chlorinated compounds via regulation of heat-activated persulfate by low-molecular-weight organic acids // Appl. Catal. B Environ. 2022. V. 310. 121359.
  46. Chandra S., Medha I., Tiwari A.K. The Role of modified biochar for the remediation of coal mining-impacted contaminated soil: a review // Sustainability. 2023. V. 15. 3973. https://doi.org/10.3390/su15053973
  47. Крупская Л.Т., Голубев Д.А., Растанина Н.К., Филатова М.Ю. Рекультивация поверхности хвостохранилища закрытого горного предприятия Приморского края с использованием биоремедиации // Горн. информ. -аналит. бюл. 2019. № 9. С. 138–148. doi: 10.25018/0236-1493-2019-09-0-138-148
  48. Drozdova M.Yu., Pozdnyakova A.V., Osintseva M.A., Burova N.V., Minina V.I. The microorganism-plant system for remediation of soil exposed to coal mining // Foods and Raw Mater. 2021. V. 9(2). Р. 406–418. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2021-2-406-418
  49. Бауэр Т.В., Барахов А.В., Минкина Т.М., Лацынник Е.С. Оценка степени загрязнения почв техногенных ландшафтов в зоне влияния терриконов угольных шахт Ростовской области // Мат-лы Международ. научн.-практ. конф. “5-е ландшафт.-экол. чтения, посвящ. Г.Е. Гришанкову, Природа и общество: интеграционные процессы'”. Севастополь, 2022. с. 212–217.
  50. Пуликова Е.П., Горовцов А.В., Невидомская Д.Г., Казарян К.А., Минкина Т.М. Влияние хелатирующих агентов на процессы денитрификации в почвах степных ландшафтов районов угледобычи восточного Донбасса // Мониторинг, охрана и восстановление почвенных экосистем в условиях антропогенной нагрузки. Мат-лы Международ. молод. научн. шк. Ростов-н/Д.–Таганрог, 2022. С. 238–243.
  51. Amonette J.E., Jospeh S. Characteristics of biochar: microchemical properties // Biochar for Environmental Management Science and Technology / Еds. Lehmann J., Joseph S. London: Earthscan, 2009. Р. 33–43.
  52. Zimmerman A.R., Gao B., Ahn M.Y. Positive and negative carbon mineralization priming effects among a variety of biocharamended soils // Soil Biol. Biochem. 2011. V. 43. Р. 1169–1179.
  53. Бурачевская М.В., Минкина Т.М., Бауэр Т.В., Лобзенко И.П., Северина В.И. Влияние биочара из отходов сельского хозяйства на изменение рН почвы при поглощении тяжелых металлов // Актуал. биотехнол. 2021. № 1(35). С. 208.
  54. Bauer T., Minkina T., Mandzhieva S., Burachevskaya M., Zharkova M. Biochar application to detoxification of the heavy metal-contaminated fluvisols // Environ. Science, Chem. Mater. Sci. Published in E3S Web of Conferences 1 February. 2020. doi: 10.1051/e3sconf/202017509009
  55. Минкина Т.М., МининН.С., Колесников С.И., ГоровцовА.В., Чистяков В.А. Оценка фитотоксичности чернозема обыкновенного при применении Bacillus sp. и биочара для стимуляции разложения пожнивных остатков озимой пшеницы (Triticum aestivum L.) // Агрохимия. 2023. № 5. С. 60–69.
  56. Taraqqi-A-Kamal A., Atkinson C.J., Khan A., Zhang K., Sun P., Akther Sh., Zhang Y. Biochar remediation of soil: linking biochar productionwith function in heavy metal contaminated soils // Plant Soil Environ. 2021. V. 67(4). Р. 183–201. https://doi.org/10.17221/544/2020-PSE
  57. Васильева Г.К., Михедова Е.Е., Стрижакова Е.Р., Ахметов Л.И. Разработка метода сорбционной биоремедиации нефтезагрязненных минеральных почв Северо-Западной Сибири на примере подзола иллювиально-железистого // Биол. и биотехнол. 2024. № 1.3. С. 20. doi: 10.61847/pbcras.bbt.2024.1.3

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».