Reuse of Spent Zeolite Sorbents for Surface Runoff Treatment as Part of Artificial Soils

Phytotesting in open field proved the effectiveness of introducing clinoptilolite rocks (CP-rocks) into soils from FOPS® filters after surface wastewater treatment on the roots development and drought resistance of plants. It is revealed that spent CP-rocks accumulate heavy metals (HMs) during water treatment, however, their concentrations do not exceed the MAC of these HMs in soils and wastewater sludge used in agriculture. It is discovered that plant roots to a large extent utilize not only the elements of the exchange complex of CP-rocks (K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺), but also framework-forming elements (Al, Si). It is shown that Fe and Mn of CP-rocks poorly processed by plants, which results in their local accumulations in soils and creates conditions for hardpan formation along them. Surface wastewater treatment materials based on FOPS® filters are proposed to be used for the localization of HMs from soils, as well as for the reclamation of municipal solid waste landfills and reforestation.

1. Huber M., Welker A., Helmreich B. Critical review of heavy metal pollution of traffic area runoff: Occurrence, influencing factors, and partitioning. Science of Total Environment. 2016. V. 541. P. 895—919.

2. Ватин Н.И. и др. Тестовая эксплуатация фильтра ФОПС® с природным цеолитом для очистки загрязнённого инфильтратом поверхностного стока. Водоснабжение и санитарная техника. 2017. № 9. С. 39—49.

3. Алексеенко В.А. Геоэкология: экологическая геохимия: учебник. Изд. 2-е, переработ. Ростов н/Д, Феникс, 2017. 685 с.

4. Чечевичкин А.В. Проектирование и применение локальных очистных сооружений поверхностного стока на основе фильтров ФОПС®. СПб., Любавич, 2017. 176 с.

5. Байкенова Ю.Г., Байкин Ю.Л. Эффективность технологий экогеохимической рекультивации почв (ТЭРП), загрязнённых тяжёлыми металлами (ТМ). Аграрный вестник Урала. 2015. № 4 (134). С. 10—14.

6. Кузнецова Л.М., Михайлов А.В., Селеннов В.Г. Искусственные почвенные грунты. Вестник ТГПУ. 2009. № 3 (80). С. 145—150.

7. Убугунов Л.Л., Меркушева М.Г., Кожевникова Н.М. Агрохимическое минеральное сырье: природные цеолиты. Улан-Удэ, изд-во БНЦ СО РАН, 2012. 444 с.

8. Арефьев А.Н., Кузина Е.Е., Кузин Е.Н. Изменение физико-химических свойств лугово-чернозёмной почвы и продуктивности звена зернопропашного севооборота под влиянием осадка сточных вод и цеолита. Нива Поволжья. 2017. № 1 (42). С. 9—15.

9. Фёдоров М.П. и др. Применение отработанных сорбентов очистки поверхностных сточных вод для интенсификации роста растений. Экология и промышленность России. 2021. Т. 25. № 7. С. 26—31.

10. Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения. М., Инф.-изд. центр Минздрава России, 1997. 54 с.

11. Зайдельман Ф.Р., Никифорова А.С. Генезис и диагностическое значение новообразований почв лесной и лесостепной зон. М., изд-во МГУ, 2001. 216 с.

12. Кошелева Н.Е., Касимов Н.С., Власов Д.В. Факторы накопления тяжёлых металлов и металлоидов на геохимических барьерах в городских почвах. Почвоведение. 2015. № 5. С. 536—553.

13. Тимофеева Я.О., Голов В.И. Аккумуляция микроэлементов в ортштейнах почв (обзор литературы). Почвоведение. 2010. № 4. С. 434—440.

14. Мартынова М.В. Формы нахождения марганца их содержание и трансформация в пресноводных отложениях (аналитический обзор). Экологическая химия. 2012. № 21(1). С. 38—52.

15. Куликова А.Х. Кремний и высококремнистые породы в системе удобрения сельскохозяйственных культур. Ульяновск, изд-во Ульяновской ГСХА им. П.А. Столыпина, 2013. 176 с.