Аннотация

Цель. Анализ условий эффективного применения сорбентов в локальных гидротехнических сооружениях (ЛГС) мелиоративных систем в условиях жаркого климата.

Обсуждение. Антропогенная нагрузка, засоление, а также попадание пестицидов и тяжелых металлов делают воду непригодной для орошения. Традиционные методы очистки, часто энергоемкие и дорогостоящие, не всегда справляются с высокой нагрузкой и спецификой рассредоточенных источников загрязнения в мелиоративных сетях. Это диктует настоятельную необходимость внедрения рентабельных, энергоэффективных и адаптивных технологий, таких, как сорбционные методы, интегрированные непосредственно в конструкцию ЛГС. Такая интеграция позволяет осуществлять очистку воды в месте ее использования или транспортировки, минимизируя потери и затраты. Рассмотрены основные типы ЛГС, наиболее перспективные для модификации сорбентами: валы-фильтры, сорбционные облицовки каналов, фильтрующие колодцы и подземные противофильтрационные и сорбционные барьеры. Для каждого типа определены потенциальные места установки и функциональное назначение. Выявлены ключевые факторы, ограничивающие работу сорбентов в жарком климате: физико-механическая деградация (кольматация, абразивный износ), химико-минералогические изменения (солевая деградация, термоокислительная деструкция), биологическое обрастание и термодинамические влияния, связанные с обратимостью сорбционных процессов. Для противодействия этим процессам необходимы специализированные термостабильные, механически прочные материалы, демонстрирующие устойчивость к гидролизу и фотодеструкции. Перспективными представляются модифицированные природные материалы (цеолиты, шунгит), а также синтетические композиты и наноматериалы с заданными свойствами. Эффективность долговременной эксплуатации напрямую зависит не только от свойств материала, но и от точного дозирования, оптимизированных методов внесения в конструкцию сооружения, а также от регулярного мониторинга состояния сорбционного блока и качества фильтрата. 

Выводы. Применение сорбентов в ЛГС является высокоэффективным решением для повышения устойчивости мелиоративных систем. Успех зависит от комплексного подхода, объединяющего выбор адаптивных материалов, специализированное проектирование сооружений и внедрение гибкой системы контроля, что обеспечит качество воды и сохранение плодородия почв.

Для цитирования

Кабтул Х., Глазунова И. В. Условия использования сорбентов в локальных гидротехнических сооружениях на мелиоративных системах в жарком климате // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия. 2025. Т. 97, № 3. С. 122–137.

Список литературы

1. Гибридные сорбенты – мелиоранты для рекультивации загрязненных мышьяком почв / Р. А. Апакашев, М. С. Лебзин, В. В. Юрак, А. Н. Малышев // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2022. № 11(1). С. 18–28. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_111_0_18. EDN: XQVMFJ.

2. Перспективы применения биосорбентов для очистки водоемов при ликвидации аварийных разливов нефти / Е. А. Артюх, А. С. Мазур, Т. В. Украинцева, Л. В. Костюк // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета). 2014. № 26(52). С. 58–66. EDN: TBCVVZ.

3. Ким, А. Н., Михайлов, А. В. Очистка поверхностного стока с урбанизированных территорий на локальных пассивных системах. Вода и экология: проблемы и решения. 2017. № 4(72), С. 40–52.‏ EDN: YPORMI.

4. Ханов Н. В., Еремеев А. В. Обзор применения современных геосинтетических материалов в гидротехническом строительстве //Междунар. науч. конф. молодых ученых и специалистов, посвящ. 150-летию РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева: сб. ст., г. Москва, 2–3 июня 2015 г. М.: РГАУ, 2015. С 336-339. EDN: YTQIMY.

5. Bhatnagar А., Sillanpää М. Utilization of agro-industrial and municipal waste materials as potential adsorbents for water treatment – A review // Chemical Engineering Journal. 2010. Vol. 157, iss. 2-3. P. 277–296. DOI: 10.1016/j.cej.2010.01.007.

6. Савкин, Д. А. Композитные водоотводные системы на мостовых и дорожных сооружениях // Дорожники. 2014. № 2(2). С. 50–53.‏ EDN: YUNSOT.

7. Tsolaki E., Pitta P., Diamadopoulos E. Electrochemical disinfection of simulated ballast water using Artemia salina as indicator // Chemical Engineering Journal. 2010. Vol. 156, no. 2. P. 305–312.‏ DOI: 10.1016/j.cej.2009.10.021. EDN: NWOZXH.

8. Васильева Ж. В., Тришина А. С. Оценка эффективности органических материалов в качестве сорбентов для ликвидации аварийных разливов нефти в условиях арктической акватории // Вестник Мурманского государственного технического университета. 2024. Т. 27, № 2. С. 142–157. DOI: 10.21443/1560-9278-2024-27-2-142-157. EDN: NYAMOP.

9. Соловьева Л. В., Ушакова Е. С. Изменение свойств углеродных сорбентов в результате введения в их состав минеральных добавок // Химия и химическая технология: достижения и перспективы: сб. материалов V Всеросс. конф., г. Кемерово, 26–27 нояб. 2020 г. Кемерово: Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева, 2020. С. 87.1–87.5. EDN: OQTERK.

10. Improving the surface properties of adsorbents by surfactants and their role in the removal of toxic metals from wastewater: A review study / S. Tamjidi, B. K. Moghadas, F. Shakerian Khoo [et al.] // Process Safety and Environmental Protection: Transactions of the Institution of Chemical Engineers, Part B. 2021. Vol. 148. P. 775–795. DOI: 10.1016/j.psep.2021.02.003. EDN: TDDDYJ.

11. Gupta V.K., Suhas. Application of low-cost adsorbents for dye removal – A review // Journal of Environmental Management. 2009. Vol. 90, iss. 8. P. 2313–2342. DOI: 10.1016/j.jenvman.2008.11.017.

12. Денисенко О. С. Наиболее эффективные мероприятия по возмещению вреда водным биоресурсам с учетом региональных особенностей в экосистемах Азово-Черноморского рыбохозяйственного бассейна // Экологический вестник Северного Кавказа. 2019. Т. 15, № 1. С. 58–62. EDN: YYGDGP.

13. Современные методы анализа и средства измерения сорбционных свойств магнитосорбентов / И. В. Долбня, Е. А. Татаринцева, К. В. Козьмич, М. В. Комиссаренко, А. М. Захаревич // Стандартные образцы. 2017. № 1, С. 43–55.‏ DOI: 10.20915/2077-1177-2017-13-1-43-55. EDN: YSZYNZ.

14. Веницианов Е. В. Роль процессов сорбции в окружающей среде // Сорбционные и хроматографические процессы. 2007. Т. 7. № 6. С. 926–935. EDN: KBDALJ.

15. Особенности очистки воды от нефтепродуктов с использованием нефтяных сорбентов, фильтрующих материалов и активных углей / Е. В. Веприкова, Е. А. Терещенко, Н. В. Чесноков, М. Л. Щипко, Б. Н. Кузнецов // Журнал СФУ. Серия: Химия. 2010. № 3. С. 285–304. EDN: NBPYOH.

16. Малышкина Е. С. Классификация сорбентов, используемых в технологиях очистки сточных вод от нефтепродуктов // Градостроительство и архитектура. 2020. Т. 10, № 3(40). С. 26–34. DOI: 10.17673/Vestnik.2020.03.5. EDN: JJXPRT.

17. Пашаян А. А., Нестеров А. В. Создание нефтепоглощающих сорбентов совместной утилизацией древесных опилок и нефтяных шламов // Вестник Казанского технологического университета. 2017. Т. 20, № 9. С. 144–147. EDN: YNTPUD.

18. Water sorption-based thermochemical storage materials: A review from material candidates to manufacturing routes / A. Palacios1, M. E. Navarro, C. Barreneche, Y. Ding // Frontiers in Heat and Mass Transfer. 2022. Vol. 2. DOI: 10.3389/fther.2022.1003863.

19. Айдаржанкызы Б. Анализ окислительно-сорбционных технологий для подготовки питьевой воды // Молодой ученый. 2020. № 46(336). С. 3–6.‏ EDN: GEAVKI.

20. Журкин Н. Н., Алибеков С. Я. Усовершенствование механической очистки сточных вод // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Лес. Экология. Природопользование. 2013. №1(17). С. 92–97.‏ EDN: PYCIRD.

21. Физико-химические свойства сорбентов для очистки водоэмульсионных сточных вод / Д. Д. Фазуллин, Г. В. Маврин, И. Г. Шайхиев, И. С. Гайсин // Вестник Казанского технологического университета. 2015. Т. 18, № 6. С. 259–262. EDN: TSXATZ.

22. Стрельбицкая Е. Б., Соломина А. П. Сорбционно-фильтрующие сооружения в технологиях очистки дренажного стока гидромелиоративных систем Нечерноземной зоны Российской Федерации // Природообустройство. 2020. №4. С. 28–36.‏ DOI: 10.26897/1997-6011/2020-4-28-36. EDN: OFZJKU.

23. Портякова И. С., Мишин И. В., Кустов Л. М. Исследование структурных и адсорбционных свойств высокотемпературных адсорбентов углекислого газа на различных носителях // Журнал физической химии. 2020. Т. 94. № 1. С. 131–135.‏ DOI: 10.31857/S0044453720010264. EDN: JPZNEU.