Abstract Physicochemical properties of expanded vermiculite-phlogopite products from Kovdor (Murmansk region, Russia) used for 15 years as a hydroponics substratum were studied. The four investigated samples were as follows: natural vermiculite, initial expanded (roasted at 700 °C) vermiculite, spent expanded vermiculite and spent vermiculite roasted again at the same temperature. Data on the bulk density, field capacity, hygroscopicity, and expansion coefficients showed that the degradation of the substratum was accompanied by mechanical destruction, reduction of water absorption by half, and transformation of mineral phases. The structural transformation of expanded vermiculite was studied using X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TG), and differential scanning calorimetry (DSC), coupled with a mass spectrometric analysis of the released gases. Under conditions with a sufficient supply of plants with potassium of nutrient solution, a change in the mineral composition occurred: a decrease in the content of vermiculite and an increase in phlogopite. The formation of organomineral complexes on the surface of the vermiculite was detected. There was no noticeable change in the chemical composition of the expanded vermiculite during its use in hydroponics. In essence, the levels of potentially toxic elements (Mn, V, Ni, Cr, Co, Cu, Zn) met environmental regulations, and the levels of major elements (Mg, Ca, K, Fe, Mn) corresponded to those found in natural vermiculite. The chemical composition and structure of spent vermiculite allows its use as an ameliorant to improve soil, water, and air regimens.

中文翻译：

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膨胀蛭石长期用于水培后的理化转化

摘要 研究了 Kovdor（俄罗斯摩尔曼斯克地区）膨胀蛭石-金云母产品作为水培基质使用 15 年的理化性质。四个研究样品如下：天然蛭石、初始膨胀（700℃焙烧）蛭石、废膨胀蛭石和在相同温度下再次焙烧的废蛭石。容重、田间持水量、吸湿性和膨胀系数的数据表明，基质的降解伴随着机械破坏、吸水率减半和矿物相的转变。采用 X 射线衍射 (XRD)、热重分析 (TG) 和差示扫描量热法 (DSC) 研究了膨胀蛭石的结构转变，结合对释放气体的质谱分析。在植物营养液钾供应充足的条件下，矿物质成分发生变化：蛭石含量减少，金云母增加。检测到在蛭石表面形成有机矿物复合物。膨胀蛭石在用于水培过程中的化学成分没有明显变化。从本质上讲，潜在有毒元素（Mn、V、Ni、Cr、Co、Cu、Zn）的含量符合环境法规，主要元素（Mg、Ca、K、Fe、Mn）的含量与在天然蛭石。用过的蛭石的化学成分和结构允许其用作改良剂以改善土壤、水和空气状况。在植物营养液钾供应充足的条件下，矿物质成分发生变化：蛭石含量减少，金云母增加。检测到在蛭石表面形成有机矿物复合物。膨胀蛭石在用于水培过程中的化学成分没有明显变化。从本质上讲，潜在有毒元素（Mn、V、Ni、Cr、Co、Cu、Zn）的含量符合环境法规，主要元素（Mg、Ca、K、Fe、Mn）的含量与在天然蛭石。用过的蛭石的化学成分和结构允许其用作改良剂以改善土壤、水和空气状况。在植物营养液钾供应充足的条件下，矿物质成分发生变化：蛭石含量减少，金云母增加。检测到在蛭石表面形成有机矿物复合物。膨胀蛭石在用于水培过程中的化学成分没有明显变化。从本质上讲，潜在有毒元素（Mn、V、Ni、Cr、Co、Cu、Zn）的含量符合环境法规，主要元素（Mg、Ca、K、Fe、Mn）的含量与在天然蛭石。用过的蛭石的化学成分和结构允许其用作改良剂以改善土壤、水和空气状况。矿物成分发生了变化：蛭石含量减少，金云母增加。检测到在蛭石表面形成有机矿物复合物。膨胀蛭石在用于水培过程中的化学成分没有明显变化。从本质上讲，潜在有毒元素（Mn、V、Ni、Cr、Co、Cu、Zn）的含量符合环境法规，主要元素（Mg、Ca、K、Fe、Mn）的含量与在天然蛭石。用过的蛭石的化学成分和结构允许其用作改良剂以改善土壤、水和空气状况。矿物成分发生了变化：蛭石含量减少，金云母增加。检测到在蛭石表面形成有机矿物复合物。膨胀蛭石在用于水培过程中的化学成分没有明显变化。从本质上讲，潜在有毒元素（Mn、V、Ni、Cr、Co、Cu、Zn）的含量符合环境法规，主要元素（Mg、Ca、K、Fe、Mn）的含量与在天然蛭石。用过的蛭石的化学成分和结构允许其用作改良剂以改善土壤、水和空气状况。检测到蛭石表面上有机矿物复合物的形成。膨胀蛭石在用于水培过程中的化学成分没有明显变化。从本质上讲，潜在有毒元素（Mn、V、Ni、Cr、Co、Cu、Zn）的含量符合环境法规，主要元素（Mg、Ca、K、Fe、Mn）的含量与在天然蛭石。用过的蛭石的化学成分和结构允许其用作改良剂以改善土壤、水和空气状况。检测到在蛭石表面形成有机矿物复合物。膨胀蛭石在用于水培过程中的化学成分没有明显变化。从本质上讲，潜在有毒元素（Mn、V、Ni、Cr、Co、Cu、Zn）的含量符合环境法规，主要元素（Mg、Ca、K、Fe、Mn）的含量与在天然蛭石。用过的蛭石的化学成分和结构允许其用作改良剂以改善土壤、水和空气状况。Mn) 对应于在天然蛭石中发现的那些。用过的蛭石的化学成分和结构允许其用作改良剂以改善土壤、水和空气状况。Mn) 对应于在天然蛭石中发现的那些。用过的蛭石的化学成分和结构允许其用作改良剂以改善土壤、水和空气状况。