Иммобилизация ртути в полевой почве и донных отложениях с использованием наночастиц сульфида железа, стабилизированных карбоксиметилцеллюлозой

Ртуть (Hg) является одним из наиболее широко распространённых и биоаккумулирующихся металлов в окружающей среде. Однако эффективные технологии очистки in situ до настоящего времени отсутствовали. В данном исследовании изучена эффективность класса доставляемых в почву наночастиц FeS для иммобилизации Hg in situ в двух образцах почвы, загрязнённых в полевых условиях на одном из участков в штате Нью-Джерси, и в одном образце донных отложений с участка в штате Алабама. Наночастицы получали с использованием натриевой карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) в качестве стабилизатора. Измерения методом просвечивающей электронной микроскопии показали размер частиц 34,3 ± 8,3 нм (стандартное отклонение), тогда как динамическое светорассеяние дало гидродинамический диаметр 222,5 ± 3,2 нм. Результаты периодических экспериментов показали, что при молярном соотношении FeS и Hg 28:1–118:1 наночастицы снижали содержание вымываемой водой Hg на 79%–96%, а вымываемость, определённую методом характеристики токсичности по выщелачиванию (TCLP), — на 26%–96%. Испытания на проскок в колонках показали, что наночастицы могут доставляться через колонки с донными отложениями или почвой при умеренном давлении нагнетания. Однако после снятия внешнего давления доставленные наночастицы оставались практически неподвижными в условиях типичного движения грунтовых вод. При обработке загрязнённых Hg почвы и донных отложений 52–95 поровыми объёмами суспензии наночастиц FeS с концентрацией 500 мг л−1 содержание вымываемой водой Hg снижалось на 90%–93%, а содержание Hg, вымываемой в тесте TCLP, — на 65%–91%. Полученные результаты обосновывают необходимость дальнейшей полевой демонстрации этой перспективной технологии очистки in situ.