Геологи ТПУ в сотрудничестве с иностранными учеными закончили эксперимент, проведенный непосредственно на Васюганском болоте. Полученные данные свидетельствуют о том, что торфяные болота интенсифицируют процессы диагенеза – изменения глинистых минералов. Благодаря этой особенности, глауконит и смектит могут превратиться в природные сорбенты всего за год, обладающие способностью поглощать и удерживать углекислый газ и аммоний. Следовательно, глинистые минералы могут быть использованы в экологически безопасных технологиях, например, в системах водоочистки.
Работа ученых стала возможной благодаря поддержке Российского научного фонда (грант № 22-77-10002-П) и финансированию, полученному в рамках государственного задания «Наука» (FSWW-2023-0010 опубликованы в журнале Applied Clay Science (Q1, IF: 5.8).
Для изучения влияния торфяной среды ученые поместили образцы глауконита и смектита в Васюганское болото на глубину 25, 50 и 70 сантиметров на протяжении года. После этого материал был извлечен и подвергнут исследованию физико-химических свойств с применением рентгеновской дифракции, сканирующей электронной микроскопии с энергодисперсионным анализом, инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье, комплексного термического анализа и масс-спектрометрии.
«Проведенный инкубационный эксперимент показал, что торфяное болото выступает в роли ускорителя биогеохимических процессов, повышая интенсивность ионного обмена, десорбции и реструктуризации минералов. Высокая влажность, низкая кислотность, наличие органических кислот и восстановительная среда обеспечивают целенаправленные изменения глауконита и смектита, формируя естественную модель ранних диагенетических преобразований глинистых минералов. При этом химический состав глинистых минералов претерпевает изменения, которые напрямую связаны с глубиной залегания образцов: чем глубже образец, тем более выражены эти изменения», — сообщил соавтор исследования, доцент отделения геологии Инженерной школы природных ресурсов ТПУ Максим Рудмин.
Термический анализ продемонстрировал, что глинистые минералы способны поглощать углекислый газ и определенные органические кислоты. Исследования показали, что глауконит проявляет буферные характеристики, благодаря своей способности к обмену ионами и частичному изменению кристаллической структуры. В свою очередь, смектит преимущественно использует межслойное пространство для обеспечения буферной способности.
«Замеченные изменения в составе минералов указывают на перспективность применения глауконита и смектита в природоохранных технологиях, в частности, для создания защитных слоев и фильтров, предназначенных для очистки воды как на промышленных объектах, так и в естественных экосистемах», — отмечает Максим Рудмин.
Наблюдение за скоростью и объемом изменений в процессе более продолжительной инкубации даст ученым возможность более детально изучить процессы диагенеза и позволит оценить, насколько глинистые минералы могут быть полезны в качестве буферных или барьерных материалов.
В ходе исследований были задействованы специалисты Инженерной школы природных ресурсов ТПУ и Гуандунского технологического института (Китай).