Геологи ТПУ совместно с зарубежными коллегами завершили эксперимент в естественных условиях Васюганского болота. Результаты показали, что торфяные болота ускоряют процессы диагенеза — трансформации глинистых минералов. Это свойство позволяет всего за год превратить глауконит и смектит в природные сорбенты, способные накапливать и удерживать углекислый газ и аммоний. Таким образом, глинистые минералы могут найти применение в экологически чистых технологиях, таких как системы очистки воды.
Ученые на год поместили образцы глауконита и смектита в торф Васюганского болота на глубину 25, 50 и 70 сантиметров. Затем после 12 месяцев материал извлекли и исследовали его физико-химические характеристики с использованием рентгеновской дифракции, сканирующей электронной микроскопии с энергодисперсионным анализом, инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье, комплексного термического анализа c масс-спектрометрией.
«Результаты инкубационного эксперимента указывают на то, что торфяное болото действует как биогеохимический ускоритель, усиливая процессы ионного обмена, десорбции и реорганизации минералов. Условия высокой влажности, низкого pH, присутствия органических кислот и восстановительного потенциала способствуют целенаправленным преобразованиям глауконита и смектита, создавая естественную модель ранних диагенетических изменений глинистых минералов. При этом изменения химического состава глинистых минералов напрямую зависят от глубины нахождения образцов — чем глубже был расположен образец, тем заметнее изменения», — рассказал соавтор исследования, доцент отделения геологии Инженерной школы природных ресурсов ТПУ Максим Рудмин.
Термический анализ подтвердил, что глинистые минералы способны сорбировать углекислый газ и некоторые органические кислоты. При этом сравнение показывает, что глауконит обладает буферными свойствами благодаря своей способности обменивать ионы и частично перестраивать свою кристаллическую структуру. В отличие от него, смектит в основном использует пространство между своими слоями для буферизации.
«Выявленные минеральные трансформации подчеркивают потенциал глауконита и смектита для использования в экологических технологиях, включая разработку барьерных слоев и фильтров для очистки воды как в промышленных, так и в природных условиях», — отмечает Максим Рудмин.
Дальнейший мониторинг скорости и масштаба преобразований в течение более длительных периодов инкубации позволит ученым глубже понять механизмы диагенеза и поможет оценить потенциал глинистых минералов в качестве эффективных буферных или барьерных материалов.
В исследованиях принимали участие сотрудники Инженерной школы природных ресурсов ТПУ и Гуандунского технологического института (Китай).
Источник – «Научная Россия»