sevinПОВОЛЖСКИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛPovolzhskiy Journal of Ecology1684-73182541-8963Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН; Товарищество научных изданий КМК.10.35885/1684-7318-2022-3-350-360sevin-372Research ArticleСТАТЬИARTICLESВлияние глауконитсодержащих хвостов обогащения фосфоритов на подвижность свинца в почвахEffect of glauconite-containing wastes obtained during phosphorite enrichment on lead mobility in soilshttps://orcid.org/0000-0001-9695-7146СырчинаН. В.SyrchinaN. V.

Сырчина Надежда Викторовна

610000, г. Киров, ул. Московская, д. 36

Nadezhda V. Syrchina

36 Moskovskaya St., Kirov 610000

nvms1956@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8049-6760ПилипЛ. В.PilipL. V.

Пилип Лариса Валентиновна

610017, г. Киров, Октябрьский просп., д. 133

Larisa V. Pilip

133, Oktyabrsky Prosp., Kirov 610017

pilip_larisa@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4919-0047АшихминаТ. Я.AshikhminaT. Ya.

Ашихмина Тамара Яковлевна

610000, г. Киров, ул. Московская, д. 36

167982, Республика Коми, г. Сыктывкар, ул. Коммунистическая, д. 28

Tamara Ya. Ashikhmina

36 Moskovskaya St., Kirov 610000

28 Kommunisticheskaya St., Syktyvkar, Republic of Komi 167982

ecolab2@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-6462-6702КанторГ. Я.KantorG. Ya.

Кантор Григорий Яковлевич

167982, Республика Коми, г. Сыктывкар, ул. Коммунистическая, д. 28

Grigory Ya. Kantor

36 Moskovskaya St., Kirov 610000

28 Kommunisticheskaya St., Syktyvkar, Republic of Komi 167982

grigory_kantor@mail.ruВятский государственный университетРоссияVyatka State UniversityRussian FederationВятский государственный агротехнологический университетРоссияVyatka State Agrotechnological UniversityRussian FederationВятский государственный университет; Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАНРоссияVyatka State University; Institute of Biology of Komi Science Centre of the Ural Branch of RASRussian Federation20221311202203350360Copyright © Сырчина Н.В., Пилип Л.В., Ашихмина Т.Я., Кантор Г.Я., 20222022Сырчина Н.В., Пилип Л.В., Ашихмина Т.Я., Кантор Г.Я.Syrchina N.V., Pilip L.V., Ashikhmina T.Y., Kantor G.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sevin.elpub.ru/jour/article/view/372

Свинец (Pb) входит в число токсичных элементов, относящихся к первому классу опасности. Глобальное загрязнение почв Pb приводит к тяжелым последствиям для окружающей среды и здоровья человека. Особую экологическую опасность представляют подвижные формы этого элемента. Для иммобилизации Pb в почвах используют различные материалы (мелиоранты), способные переводить его в малорастворимую в воде и слабых кислотах форму. Поиск безопасных натуральных материалов, пригодных для реабилитации загрязненных почв, имеет большое практическое значение. К перспективным мелиорирующим материалам можно отнести глауконитсодержащие хвосты обогащения фосфоритов (ХОФ). Основной компонент ХОФ – глауконит – относится к природным сорбентам, способным связывать широкий спектр тяжелых металлов. Помимо глауконита в состав ХОФ входят фосфориты мелких фракций, глинистые и известковые компоненты, кварц. Влияние ХОФ на подвижность Pb в почве изучали в лабораторных условиях. Для проведения исследований использовали четыре варианта различной по химическому составу суглинистой почвы. Содержание Рb в разных образцах почвы статистически значимо не отличалось друг от друга. Влияние ХОФ на подвижность Pb оценивали в сравнении с известняком. Мелиоранты вносили в дозировке 1 г/кг. В результате исследований установлено, что ХОФ приводят к активной иммобилизации Рb в кислых, бедных органическим веществом почвах, а известь – в нейтральных высокогумусированных почвах. Математическая обработка результатов эксперимента дает основание предположить, что ведущим механизмом связывания Pb в почве при внесении извести является образование малоподвижных комплексов с органическим веществом, а при внесении ХОФ – адсорбция свинца глауконитом. Внесение ХОФ способствует не только снижению подвижности Pb, но и обогащению почвы фосфором, калием, серой, кальцием и комплексом микроэлементов, входящими в состав этого мелиоранта, что имеет существенное значение для восстановления плодородия деградированных земель.

Lead (plumbum, Pb) is a toxic element of the first hazard class. Global soil pollution with Pb leads to severe consequences for the environment and human health. Mobile Pb forms represent a special environmental danger. To immobilize Pb in soils, various materials (meliorants) are used which can convert it into some form poorly soluble in water and weak acids. The search for safe natural materials for the rehabilitation of contaminated soils is of great practical importance. Glauconite-containing phosphorite tailings (PT) are promising reclamation materials. The main component of PT, glauconite, is a natural sorbent capable of binding heavy metals. The composition of PT also includes small-fraction phosphorites, clay and calcareous components, and quartz. The effect of PT on lead mobility in soil was studied in laboratory conditions. Four variants of loamy soil with various chemical structures were used. The lead content in different soil samples did not differ statistically significantly from each other. The effect of PT on lead mobility was evaluated in comparison with limestone. The meliorants were introduced in a dosage of 1 g / kg. The use of PT led to active Pb immobilization in acidic organic–depleted soils, while lime did so in neutral highly humus soils. Mathematical processing of our experimental results suggests that the formation of sedentary complexes with organic matter and adsorption of lead on glauconite serves the predominant mechanism of binding Pb in soil when using lime and PT, respectively. The introduction of PT causes a decrease in the Pb mobility, as well as the enrichment of the soil with phosphorus, potassium, sulfur, calcium and trace elements contained in this meliorant. This is important for restoring the fertility of degraded lands.

почвысвинецхвосты обогащения фосфоритовглауконитизвестнякsoilsleadphosphorite tailingsglauconitelimestoneReferencesБутовский Р. О. Тяжелые металлы как техногенные загрязнители и их токсичность для почвенных беспозвоночных животных // Агрохимия. 2005. № 4. С. 73 – 79.Butovsky R. O. Heavy metals as technogenic chemical contaminants and their toxicity for soil invertebrates. Agrohimia, 2005, no. 4, рр. 73–91 (in Russian).Витковская С. Е. Оценка риска загрязнения агроэкосистем тяжелыми металлами // Агрохимия. 2013. № 11. С. 78 – 85.Vitkovskaya S. E. Assessing the risk of contamination of agroecosystems with heavy metals. Agrohimia, 2013, no. 11, рр. 78–85 (in Russian).Ефремова С. Ю. Приемы детоксикации химически загрязненных почв // Известия Пензенского государственного педагогического университета им. В. Г. Белинского. 2012. № 29. С. 379 – 382.Efremova S. Y. Detoxication receptions chemically polluted soils. News of Penza State Pedagogical University V. G. Belinsky, 2012, no. 29, рр. 379–382 (in Russian).Каверин А. В., Кирюшин А. В., Массеров Д. А. Экологизация сельскохозяйственной науки и производства – сельскохозяйственная экология – сельскохозяйственная эконология (в свете научного наследия Н. Ф. Реймерса) // Теоретическая и прикладная экология. 2021. № 2. С. 102 – 106. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2021-2-102-106Kaverin A. V., Kiryushin A. V., Masserov D. A. Ecologization of agricultural science and production – agricultural ecology – agricultural econology (in the light of the scientific heritage of N. F. Reymers). Theoretical and Applied Ecology, 2021, no. 2, рр. 102–106 (in Russian). https://doi.org/10.25750/1995-4301-2021-2-102-106Маркина Е. О., Григорьев В. В., Сырчина Н. В. Влияние различных добавок на подвижность тяжелых металлов в почвах // Экология родного края : проблемы и пути решения : материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Киров : Изд-во Радуга-ПРЕСС, 2016. С. 87 – 90.Markina E. O., Grigoriev V. V., Syrchina N. V. The effect of various additives on the mobility of heavy metals in soils. In: Ekologiia rodnogo kraia: problemy i puti resheniia: materialy Vserossiiskoi nauchno-prakticheskoi konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem [Ecology of the Native Land: Problems and Solutions: Materials of the All-Russian Scientific and Practical Conference with International Participation]. Kirov, Izdatel'stvo Raduga-PRESS, 2016, рр. 87–90 (in Russian).Медведев И. Ф., Деревягин С. С. Тяжелые металлы в экосистемах. Саратов : Ракурс, 2017. 178 с.Medvedev I. F., Derevyagin S. S. Tiazhelye metally v ekosistemakh [Heavy Metals in Ecosystems]. Saratov, Rakurs Publ., 2017. 178 p. (in Russian).Новосёлова Е. С., Шихова Л. Н., Лисицын Е. М. Содержание тяжёлых металлов в дикорастущих растениях на выработанных торфяниках // Теоретическая и прикладная экология. 2021. № 1. С. 159 – 165. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2021-1-159-165Novoselova E. S., Shikhova L. N., Lisitsyn E. M. Heavy metal content in wild plants on worked-out peatlands. Theoretical and Applied Ecology, 2021, no. 1, рр. 159–165 (in Russian). https://doi.org/10.25750/1995-4301-2021-1-159-165Осипов В. И., Соколов В. H., Румянцева Н. А. Микроструктура глинистых пород / под ред. Е. М. Сергеева. M. : Недра, 1989. 211 с.Osipov V. I., Sokolov V. H., Rumyantseva N. A. Mikrostruktura glinistykh porod. Pod red. E. M. Sergeeva [E. M. Sergeev, ed. Microstructure of Clay Rocks]. Moscow, Nedra Publ., 1989. 211 p. (in Russian).Пилип Л. В., Козвонин В. А., Сырчина Н. В., Колеватых Е. П., Ашихмина Т. Я. Влияние подкисления навозных стоков на их микробиологические характеристики // Теоретическая и прикладная экология. 2020. № 3. С. 161 – 167. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2020-3-161-167Pilip L. V., Kozvonin V. A., Syrchina N. V., Kolevatykh E. P., Ashikhmina T. Ya. Effect of acidification of manure runoff on their microbiological characteristics. Theoretical and Applied Ecology, 2020, no. 3, рр. 161–167 (in Russian). https://doi.org/10.25750/1995-4301-2020-3-161-167Пилип Л. В., Сырчина Н. В. Экологическая проблема отрасли свиноводства // Аграрная наука – сельскому хозяйству : материалы XIV Международной научно-практической конференции. Барнаул : Алтайский государственный аграрный университет, 2019. С. 193 – 196.Pilip L. V., Syrchina N. V. Ecological problem of pig industry. In: Agrarnaia nauka – sel'skomu khoziaistvu: materialy XIV Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii [Agrarian Science – Agriculture: Materials of the XIV International Scientific and Practical Conference]. Barnaul, Altai State Agrarian University Publ., 2019, рр. 193–196 (in Russian).Снакин В. В., Рухович О. В., Флоринский И. В., Присяжная А. А., Хрисанов В. Р. Свинец в почвах России // Тяжелые металлы в окружающей среде: материалы международного симпозиума. Пущино : Пущинский научный центр РАН, 1997. С. 250 – 257.Snakin V. V., Rukhovich O. V., Florinsky I. V., Prisyazhnaya A. A., Khrisanov V. R. Lead in the soils of Russia. In: Tiazhelye metally v okruzhaiushchei srede: materialy mezhdunarodnogo simpoziuma [Heavy Metals in the Environment: Materials of the International the Symposium]. Pushchinо, Pushchino Scientific Center of the Russian Academy of Sciences Publ., 1997, рр. 250–257 (in Russian).Сырчина Н. В., Григорьев В. В. Влияние различных материалов на подвижность тяжелых металлов в почвенных системах // Advanced Science. 2017. № 3 (7). С. 53 – 61.Syrchina N. V., Grigoriev V. V. Influence of various materials on the mobility of heavy metals in soil systems. Advanced Science, 2017, no. 3 (7), рр. 53–61 (in Russian). Syrchina N. V., Ashikhmina T. Ya., Bogatyreva N. N., Kantor G. Ya. The optimization of the composition of fertilizers based on milled phosphorites. Butlerov Communications, 2019, vol. 60, no. 12, рр. 133–139 (in Russian).Сырчина Н. В., Ашихмина Т. Я., Богатырёва Н. Н., Кантор Г. Я. Оптимизация состава удобрений на основе молотых фосфоритов // Бутлеровские сообщения. 2019. Т. 60, № 12. С. 133 – 139.Syrchina N. V., Ashikhmina T. Ya., Bogatyreva N. N., Kantor G. Ya. Glauconites of the Vyatka–Kama phosphorite-bearing basin. Theoretical and Applied Ecology, 2020, no. 2, рр. 117–122 (in Russian). https://doi.org/10.25750/1995-4301-2020-2-117-122Сырчина Н. В., Ашихмина Т. Я., Богатырёва Н. Н., Кантор Г. Я. Глаукониты ВятскоКамского фосфоритоносного бассейна // Теоретическая и прикладная экология. 2020. № 2. С. 117 – 122. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2020-2-117-122Curtin D., Trolove S. Predicting pH buffering capacity of New Zealand soils from organic matter content and mineral characteristics. Soil Research, 2013, vol. 51, iss. 6, pp. 494–502. https://doi.org/10.1071/SR13137Curtin D., Trolove S. Predicting pH buffering capacity of New Zealand soils from organic matter content and mineral characteristics // Soil Research. 2013. Vol. 51, iss. 6. Р. 494 – 502. https://doi.org/10.1071/SR13137Fernandez C., Monna F., Labanowski J., Loubet M., Oort F. van. Anthropogenic lead distribution in soils under arable land and permanent grassland estimated by Pb isotopic compositions. Environmental Pollution, 2008, vol. 156, iss. 3, pp. 1083–1091. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2008.04.014Fernandez C., Monna F., Labanowski J., Loubet M., Oort F. van. Anthropogenic lead distribution in soils under arable land and permanent grassland estimated by Pb isotopic compositions // Environmental Pollution. 2008. Vol. 156, iss. 3. Р. 1083 – 1091. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2008.04.014Hale B., Evans L., Lambert R. Effects of cement or lime on Cd, Co, Cu, Ni, Pb, Sb and Zn mobility in field-contaminated and aged soils. Journal of Hazardous Materials, 2012, vol. 199–200, pp. 119–127. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2011.10.065Hale B., Evans L., Lambert R. Effects of cement or lime on Cd, Co, Cu, Ni, Pb, Sb and Zn mobility in field-contaminated and aged soils // Journal of Hazardous Materials. 2012. Vol. 199 – 200. Р. 119 – 127. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2011.10.065Tlustoš Р., Száková J., Kořínek K., Pavlíková D., Hanc A., Balík J. The effect of liming on cadmium, lead, and zinc uptake reduction by spring wheat grown in contaminated soil. Plant Soil and Environment, 2006, vol. 52, no. 1, pp. 16–24. https://doi.org/10.17221/3341-PSETlustoš Р., Száková J., Kořínek K., Pavlíková D., Hanc A., Balík J. The effect of liming on cadmium, lead, and zinc uptake reduction by spring wheat grown in contaminated soil // Plant Soil and Environment. 2006. Vol. 52, № 1. P. 16 – 24. https://doi.org/10.17221/3341-PSEVon Wandruszka R. Phosphorus retention in calcareous soils and the effect of organic matter on its mobility. Geochemical Transactions, 2006, vol. 7, article number 6. https://doi.org/10.1186/1467-4866-7-6Von Wandruszka R. Phosphorus retention in calcareous soils and the effect of organic matter on its mobility // Geochemical Transactions. 2006. Vol. 7. Article number 6. https://doi.org/10.1186/1467-4866-7-6Vondráčková S., Hejcman М., Tlustoš P., Száková J. Effect of quick lime and dolomite application on mobility of elements (Cd, Zn, Pb, As, Fe, and Mn) in contaminated soils. Polish Journal of Environmental Studies, 2013, vol. 22, iss. 2, pp. 577–589.Vondráčková S., Hejcman М., Tlustoš P., Száková J. Effect of quick lime and dolomite application on mobility of elements (Cd, Zn, Pb, As, Fe, and Mn) in contaminated soils // Polish Journal of Environmental Studies. 2013. Vol. 22, iss. 2. P. 577 – 589.Wang S., Peng Y. Natural zeolites as effective adsorbents in water and wastewater treatment. Chemical Engineering Journal, 2010, vol. 156, iss. 1, pp. 11–24.Wang S., Peng Y. Natural zeolites as effective adsorbents in water and wastewater treatment // Chemical Engineering Journal. 2010. Vol. 156, iss. 1. Р. 11 – 24.Wang S., Peng Y. Natural zeolites as effective adsorbents in water and wastewater treatment // Chemical Engineering Journal. 2010. Vol. 156, iss. 1. Р. 11 – 24.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.