Ученые КНЦ РАН доказали возможность эффективного использования вермикулита в природоохранных технологиях
12 евраля 2021 г.
Ученые Кольского научного центра РАН подтвердили перспективность использования вермикулита в сельском хозяйстве, озеленении и природоохранных технологиях. Исследователи доказали, что вспученный вермикулит эффективен в качестве материала, способствующего мелиорации почв и запуску процесса почвообразования на техногенно нарушенных территориях в условиях экстремального загрязнения.
СПРАВКА
Вермикулит часто называют «агрономическим» минералом. В растениеводстве используется только вспученный или обожженный вермикулит (термовермикулит). После обжига он приобретает ряд ценных для выращивания растений свойств, становится легким, сыпучим, высокопористым, нетоксичным материалом, способным поглощать воды в 4-5 раз больше собственной массы, потому традиционно используется для клонирования и многолетнего выращивания растений в теплицах, для улучшения структуры почвы на полях.
Ученые изучили минералогические и физико-химические свойства вспученного вермикулита после его непрерывного 15-летнего использования в качестве гидропонного субстрата для выращивания декоративно-цветочных и овощных растений в условиях постоянного насыщения субстрата химическими питательными растворами и периодической смены культур.
«После такой многолетней эксплуатации субстрат был подвергнут повторному вспучиванию (обжигу). Это привело к улучшению его физических характеристик (влагоемкость, гигроскопичность, влажность, насыпная плотность) до значений, промежуточных между исходным вспученным вермикулитом и отработанным в теплице в течение 15 лет. При этом он остается нетоксичным, что позволяет использовать его в качестве мелиорирующего компонента в сельском хозяйстве в бедном почвенными ресурсами Заполярье», – рассказал кандидат биологических наук Евгений Боровичев.
Полученные результаты опубликованы в журнале Applied Clay Science .
Фото: Картофель, выращенный в открытом грунте в Заполярье (слева участок, в почву которого внесен отработанный вермикулит, справа – без добавления вермикулита)
Еще одна разработка научного коллектива КНЦ РАН касается применения вспученного вермикулита в экспериментах по рекультивации лишенных растительности территорий техногенных пустошей в 0.7-1.5 км от предприятия цветной металлургии в Заполярье. В данном случае субстрат применялся в сочетании с разными щелочными горнопромышленными отходами для создания искусственных экосистем. Разработанные конструкции состояли из двух слоев, где горнопромышленные отходы играли роль геохимического барьера для депонирования тяжелых металлов, а слой из вспученного вермикулита создавал благоприятную условия/среду для качественного прорастания семян. Последнее особенно важно, поскольку растения наиболее уязвимы к неблагоприятным климатическим и физико-химическим факторам именно на начальных этапах своего развития. Применение для этих целей только минеральных материалов позволило оценить темпы почвообразовательного процесса на пустошах начиная с «нулевой» точки.
В результате 10-летних комплексных исследований учеными Кольского научного центра в рамках проекта РНФ в сотрудничестве с коллегами из Российского университета дружбы народов, Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН и Института географии РАН был изучен процесс почвообразования в экосистемах, созданных с использованием горнопромышленных отходов различного минерального состава.
Фото: Внешний вид слоя из вермикулит-лизардитовых отходов через 10 лет после начала эксперимента (а), физическое разрушение вермикулита (b), скопление органо-минерального материала с участием глины и мелкой пыли вблизи поверхности минеральных зерен, тонкие темные пленки на их поверхностях (c, d).
За 10 лет произошла слабая дифференциация почвенного профиля с выделением верхнего темного слоя, а в отходах отмечено структурирование минерального материала и накопление органического углерода до 1.3-2.0%. Содержание углерода микробной биомассы зависело от расстояния до источника техногенных выбросов и составило 120-130 мкг/г в 0.7 км зоне и 500-600 мкг/г – в 1.5 км от комбината.
Фото: Схема эксперимента на техногенной пустоши
Установлено, что наличие необожженного вермикулита в качестве примеси (13%) в минеральном материале способствовало интенсификации накопления органического углерода и образованию органоминеральных пленок вблизи зерен вермикулита и растительных остатков.
Полученные результаты опубликованы в журнале Journal of Soil sand Sediments.
Источник: ФИЦ КНЦ РАН