Способ нейтрализации и утилизации сланцевого полукокса для улучшения почвы
Изобретение относится к способам утилизации отходов и может быть использовано для рекультивации или улучшения низкокачественных или испорченных почв. Способ включает расстилание сланцевого полукокса на улучшаемую почву равномерным слоем осенью, смешивание с ней путем вспашки и последующую микробиологическую оксидацию. До расстилания на улучшаемую почву нейтрализуемый и утилизируемый полукокс смешивают с торфом, опилками, жидким навозом, пометом или другими азотсодержащими веществами и электохимически активированным водным раствором. Средний слой нейтрализуемого и утилизируемого сланцевого полукокса на улучшаемой почве составляет до 30% глубины последующей вспашки. Предложенный способ позволяет нейтрализовать и утилизировать сланцевый полукокс в больших количествах с преобразованием содержащихся в нем соединений в питательные продукты для растений и компоненты гумуса. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.
Область техники.
Данное изобретение относится к способам обработки отходов, а также к рекультивации или улучшению низкокачественных или испорченных почв.
Более точно, изобретение относится к способам нейтрализации и утилизации сланцевого полукокса или низкокачественного сланца, причем в результате применения способа увеличивается содержание минералов и гумуса в верхних слоях низкокачественной или испорченной или инертной почвы, что позволяет рекультивировать названные почвы, высаживая деревья или сея мотыльковые растения, это, в свою очередь, значительно увеличивает содержание гумуса названных почв, с годами.
Предпосылки создания изобретения.
При производстве сланцевого масла в эстонской сланцевой промышленности в год появляется более миллиона тонн токсичного полукокса, который складывается в горы стометровой высоты на площадях сотен гектар, сложенный полукокс не нейтрализован, является очень щелочным (рН более 12,8), и содержит сульфиды в количестве выше допустимых норм.
При нарушении технологий производства масла в полукоксе могут находиться в недопустимых количествах фенолы, ароматические углеводороды, фусси и другие загрязняющие окружающую среду вещества.
Штрафы за складирование полукокса увеличиваются очень быстро - более 20% в год, что приводит к нерентабельности производства масла и ставит в опасность сохранение сотен рабочих мест. В Эстонии, в районе Вирумаа, качество почв низкое, составляет в среднем ниже 37 баллов, во многих волостях даже ниже 35 баллов. Содержание гумуса в почвах ниже 2,5%, что практически не позволяет осуществлять рентабельную сельскохозяйственную деятельность, на десятках тысяч гектарах нанесен ущерб почвам подземной и открытой добычей сланца, в результате чего почва погружена неравномерно и стала разреженной, минеральные удобрения с таких почв легко смываются. На территориях открытых рудников проводилась рекультивация почвы, но часто осуществляли лишь техническое рекультивирование, то есть бульдозерами приблизительно выровняли большие камни и щебень, и были посажены неприхотливые сосны, что нельзя считать рекультивацией, так как в верхних слоях почвы не содержатся абсорбирующие компоненты и не обнаруживаются свойства связывания веществ, туда попадающих, а также отсутствуют буферные свойства между окружающей средой и более глубокими слоями почвы. Кроме того, зола крупных электростанций складирована на тысячах гектар, на которых создалась инертная почва, где, естественно, самопроизвольное очищение не происходит. В результате сжигания фоссильных горючих, в регион выбрасывается в очень больших количествах углекислый газ, соединения серы, что, в свою очередь, приводит к дефициту кислорода. В результате в районе Ида-Вирумаа страдают почвы, вода, воздух, и, следовательно, население. Под большой экологической нагрузкой загрязнений площадь обрабатываемых земель уменьшается, из оборота вышло более 40000 га обрабатываемых земель, которые заросли сорняками и часто являются инертными.
Уровень техники.
Известен способ, раскрытый в описании патента ЕЕ 03251В1 «Способ переработки сланцевого полукокса или сланца или ила в удобрительную почву и изготовленные из них продукты», автор - Т.Пунгас, приоритет от 05.11.1993.
На основании известного способа смешивают сланцевый полукокс или сланец с целлюлозосодержащими материалами, причем смесь содержит по весу примерно 10-80% сланцевого полукокса или сланца и примерно 90-20% целлюлозосодержащих материалов, смесь смачивают жидкостью, которая заранее обогащена микробиопотическим катализатором-активатором.
Указанный способ содержит дополнительно операции, в которых ил перерабатывают в удобрительную почву с уменьшением загрязняющих компонентов, способ дополнительно содержит следующие операции:
А) смешивание остаточного ила с полукоксом сланца, причем смесь содержит примерно 10-90% (по весу) ила очистительных сооружений и примерно 80-20% полукокса сланца,
Б) затем добавляют влажную смесь микробиологического катализатора-активатора. В известном способе преимущественно в качестве целлюлозосодержащего материала используют торф, а в качестве ила - свиной навоз или куриный помет.
Известный способ применяется на практике при утилизации десятков тысяч тонн полукокса, способ эффективен, но, при очень больших количествах сланцевого полукокса и сланца, оказывается дорогим за счет расходов на торф, многократного смешивания и транспортных расходов.
Цель изобретения.
Целью данного изобретения является нейтрализация сланцевого полукокса или сланца и утилизация в очень больших количествах при преобразовании содержащиеся в них соединений в питательные продукты для растений, в компоненты гумуса.
Кроме того, целями данного изобретения являются:
- придание почвам низкого качества (ущербным) свойств продуктивных почв;
- увеличение содержания Са, Mg, К, S, Si, Fe и микроэлементов, особенно Zn, В, в том числе в подвижном виде, в почвах низкого качества или в почвах с ранее причиненным ущербом;
- значительное увеличение годового прироста деревьев, посаженных на улучшенных согласно способу по данному изобретению землях;
- значительное ускорение укрепления корневой системы деревьев, посаженных согласно способу по данному изобретению;
- значительное увеличение поглощения из атмосферы СО2 деревьями, посаженными на улучшенной земле;
- значительное ускорение увеличения гумуса и необходимых минералов в почве;
- образование на инертных почвах слоя земли.
Сущность изобретения.
Поставленные цели достигаются настоящим изобретением, в частности, способом нейтрализации и утилизации сланцевого полукокса для улучшения почвы, включающим его расстилание на улучшаемую почву равномерным слоем осенью, смешивание с ней путем вспашки и последующую микробиологическую оксидацию.
Предпочтительно нейтрализуемый и утилизируемый полукокс до расстилания на улучшаемую почву смешивают с торфом, опилками, жидким навозом, пометом или другими азотсодержащими веществами и электрохимически активированным водным раствором.
При этом средний слой нейтрализуемого и утилизируемого сланцевого полукокса на улучшаемой почве предпочтительно составляет до 30% глубины последующей вспашки.
Для ускорения микробиологической оксидации на улучшаемую почву можно сеять мотыльковые растения, высаживают деревья или кусты.
Предпочтительными деревьями для посадки являются виды осины и ольхи.
При осуществлении настоящего изобретения смешивание раздробленного сланца или сланцевого полукокса с почвой происходит путем вспашки, в результате чего средняя концентрация токсичных компонентов на единицу почвы уменьшается во столько раз, насколько большие объемы почвы по сравнению с утилизируемым полукоксом или сланцем участвуют в смешивании. Смешанные с почвой частички сланца или полукокса приходят в контакт с частичками почвы, и в месте соприкосновения начинается процесс оксидации, которая активизируется в верхней части почвы за счет попадания туда воздуха. Сульфиды оксидируют в конечном счете в сульфаты, а рН внешних компонентов полукокса падает почти с 13 и ниже 10, практически примерно в тысячу раз. Биота почвы испытывает от воздействия попадания в почву сульфидов и других щелочных компонентов кратковременный стресс (наименьшее фиксируемое воздействие на экологию почвы, на биоту), но их жизненная деятельность восстанавливается к весне полностью, и численность биоты значительно превышает существовавшую ранее. Согласно изобретению для ускорения обмена веществ биоты почвы и для уменьшения влияния щелочных солей можно добавить в почву кислотный раствор электрохимически активированной воды, а для улучшения соотношения углерод/азот в почве, ее можно обогатить жидким навозом, илом или другим азотосодержащим веществом. В результате уменьшается возможное улетучивание компонентов углерода и азота, связанных с микробиологическим процессом. Способы согласно данному изобретению способствуют постепенной оксидации сланца или полукокса в верхних слоях почвы.
Как известно, ни одно высшее растение не способно разлагать находящиеся в почве органические вещества и их остатки и не может поэтому их прямо использовать для своего питания. Находящиеся в почве органические соединения станут доступными растениям только после разложения микроорганизмами, после гниения, после аммонификации и последующих стадий минерализации.
В нашей полосе наибольшее количество микроорганизмов наблюдается в почве поздней осенью или зимой, благодаря большому содержанию влаги в почве, где они сохраняют жизнедеятельность еще при температуре - 1,1°С (HUDDLTSTON, R.L. & CRESSWELL, L.W., 1976, ENVIRONMENTAL AND NUTRIONAL CONSTRAINT OF MICROBIAS HIDRO CARBON UTILIZATION IN THT SOIL/PROCEEDINGS OF THE 1975 ENGLAND FOUNDATION CONFERENCE/WASHINGTON D.C. NATIONAL SCIENCE FOUNDATION).
В Эстонии температура почвы опускается зимой ниже - 1°С в среднем на 3-7 дней, несмотря на низкую температуру почвы зимой, к весне смешанные с почвой сланец или полукокс разложены микроорганизмами до такой степени, что они теряют свою токсичность и загрязняющее воздействие. В почве значительно увеличивается содержание углеводородов и активно работающих, способствующих разложению микроорганизмов, из которых наиболее важными являются:
- pstvdomonas, artrodakter, alcaliganes, coryne bacterium, flavo bacterium, achpobacterium, micrococcus, nocardia, mycobacterium и микрогрибы;
- trichoderma, penicillinium, aspergillius, mortiorella, которые действуют при оптимальной промежуточной температуре от +20°С до +30°С только при достаточной влажности, то есть при влажности не менее 40%.
При падении температуры ниже оптимальной с допустимостью действует закон физической химии, открытый Вант Хоффом, согласно которому каждое снижение температуры на 10°С замедляет размножение микроорганизмов в два раза. Согласно изобретению, необходимо, чтобы после смешивания с почвой среднее содержание токсичных компонентов не превысило бы допустимое, чтобы в результате дальнейшего разложения их концентрация к весне упала значительно ниже допустимого значения. Внесение сланца или полукокса в почву поздней осенью вместе с электрохимическим активированным кислотным водным раствором и жидким навозом или другим азотосодержащим веществом имеет еще одно преимущество: хотя зимой влажность почвы самая высокая, и поэтому количество микроорганизмов будет наивысшим, но опасность вымывания внесенных в почву компонентов осадками будет наименьшей, так как, несмотря на высокую влажность почвы, передвижение воды в почве будет незначительным.
Одним из самых главных признаков плодородности почвы и ее способности разлагать отходы можно считать количество и состав микроорганизмов, находящихся в ней. В некультурных почвах общее количество микроорганизмов редко превышает 0,5 миллиарда в 1 см3 почвы, в то время как в хорошо удобренных и гумусосодержащих почвах эта цифра достигает 10 миллиардов, общий вес - до 18 тонн на гектар, что составляет до 0,5% общего веса почвы.
Естественно, количество микроорганизмов зависит не только от разных свойств (от влажности, температуры, рН), а также от наличия питательных продуктов - пищи для микроорганизмов, источником их энергии являются углеводородные соединения, которых в полукоксе находится до 10%, в сланце низкого качества - около 20%. Полукокс, внесенный в почву, является очень пористым - покрытая углеводородами общая площадь полукокса составляет более 100 м2, и тем самым создается благоприятная среда, подходящая для размножения микроорганизмов, необходимые азотные соединения вносятся в почву вместе с электрохимическим активизированным водным раствором, что регулирует соотношение углерод/азот, обогащая почву кислородом, уничтожает патогены, способствует обмену веществ, особенно аэробных микроорганизмов, а также их размножению даже при больших концентрациях солей в почве, в условиях высокой электропроводности, что свойственно почвам при внесении полукокса. Согласно настоящему изобретению почву, в которую подмешивали сланец или полукокс, засеивают мотыльковыми растениями или высаживают деревья - предпочтительно деревья быстрорастущих лиственных пород, типа осины и ольхи, более точно - гибридную или триплоидную осину и гибридную или серую ольху. Комбинация указанных деревьев, включая мотыльковые растения, позволяет поглощать из атмосферы очень большое количество углекислого газа на единицу площади и освобождать большое количество кислорода, а также способствует очень быстрому обогащению почвы соединениями углерода, азота, кремния, фосфора и тем самым улучшает почвы со значительным увеличением в них гумуса. Ольха обогащает почву симбиозным азотом в достаточном количестве для гибридной осины (примерно 60 кг азота на гектар), а также лактатно растворяемым фосфором (примерно 10 кг на гектар). Это объясняется симбиозом с макоризой через выделения корней ольхи. Со своей стороны, осина, как одно из лучших деревьев для улучшения почвы, обогащает верхнюю часть почвы листьями, кальцием - до 170 кг, калием - 100 кг, азотом - 50 кг, кремниевой окисью - до 70 кг (на 1 гектар) и другими элементами. Названные соединения элементов первоначально содержатся в инертном виде в сланце и полукоксе, они станут доступны растениям после общей совместной работы микроорганизмов и растений. Даже если полукокс неравномерно разложен по поверхности почвы, деревья со временем равномерно перераспределят нужные элементы в почву посредством своих листьев и осыпи. Гибридная осина и ольха совместно способствуют жизненной деятельности микроорганизмов своими корневыми выделениями, создавая даже в инертных почвах сравнительно нормальную землю примерно за 25 лет, создавая за это время 500-1000 м3 древесины и обогащая почву от 250 м3 до 500 м3 корнями, от 75 м3 до 150 м3 разложенными листьями и осыпями, что соответствует увеличению гумуса примерно на 5% в верхней части почвы (до 50 см). Годовой прирост гумуса составляет примерно 0,2%, так как разумный период выращивания осины составляет примерно 50-70 лет (два, три урожая), согласно изобретению происходит быстрое создание гумуса и появление земли даже на инертной почве. Утилизируемые сланец или полукокс выполняют при этом промежуточную роль искусственной почвы, они поставляют нужные минералы, создают подходящую среду для развития бактерий, микрогрибов, микроводорослей, фунгий, способствуют быстрому окоренению, быстрому биологическому росту, а также способствуют быстрому разложению листьев и осыпи, что ускоряет процесс образования обычной земли.
Предпочтительный вариант выполнения изобретения.
После выполнения необходимых формальностей и оформления документов (анализа почвы, утилизируемого сланца или полукокса, азотосодержащих веществ, определения их объемов и согласований с соответствующими инстанциями) подходящий объем сланца или полукокса рассыпают равномерно по почве и смешивают с почвой, предпочтительно при помощи дисковой бороны, предназначенной для целинных работ, при необходимости дискование повторяют. Полукокс может быть нейтрализован до этого путем смешивания его с торфом, кислотные компоненты которого нейтрализуют очень щелочные, агрессивные, а также токсичные компоненты полукокса. Нанесенный на почву слой полукокса или смеси полукокса с торфом не превышает согласно изобретению 30% глубины вспашки, которая составляет 50 см указанной дисковой бороны. Таким образом, на 1 га можно было бы утилизировать максимально 1500 тонн полукокса или сланца, и 15 сантиметровый слой смеси полукокса и торфа почти не увеличивается по сравнению с начальным объемом полукокса. Для ускорения микробиологической оксидации в почве, а также для уменьшения выветривания соединений углерода, почву опрыскивают электрохимическим активированным кислотным раствором, предпочтительно вместе с жидким навозом, илом или другим азотосодержащим веществом. Опрыскивание можно провести до вспашки, но лучше его производить во время вспашки или между двумя вспашками, чтобы предотвратить улетучивание азота, которое может быть вызвано высокой щелочностью утилизируемой смеси. Добавленное азотосодержащее вещество должно увеличивать содержание азота в почве в 25-30 раз меньше по сравнению с увеличением углеводорода в почве. Естественно, учитывают ранее содержащийся в почве углерод и азот, что подтверждено анализами почвы. Утилизируя, например, на инертной почве максимально 1500 тонн на гектар полукокса, мы обогащаем почву примерно 150 тоннами соединений углерода, которое потребовало бы 5-6 тонн соединений азота, в почву можно добавить меньше азотосодержащих веществ, так как часть углерода в полукоксе содержится в инертном виде, или высеять на почву мотыльковые растения, например галлету с самозасеменением, таким образом, со временем мы обогащаем почву симбиозным азотом. Указанные работы целесообразно проводить осенью с учетом всех экологических требований. Утилизацию полукокса, приведенную в примере, можно проводить постепенно, например 500 тонн за один раз на 1 га. Утилизируемый сланец или полукокс может быть смешан с электрохимически активизированным водным раствором, который предварительно смешан с жидким навозом, пометом или другими азотосодержащими веществами еще до транспортировки или непосредственно во время загрузки, если выполнены требования по защите окружающей среды. Для получения электрохимического активированного кислотно-водного раствора может быть использована установка фирмы AQUASTEL BALTI OU, которая позволяет получить кислотный аналит с редокс-потенциалом более 1000 мВ с рН от 2,5 до 3,5, добавляя названный раствор в навоз, в помет, в ил из очистительных устройств, по крайней мере в концентрации 2,5%, в них уничтожаются патогены, в том числе Е coli, Hepatitis В virus, poliomyelitis virus, HIV-virus, adenoviruses, tuberculosis, salmonellosis и соединения dermatomycisis. Электрохимический активированный водный раствор действует как дезинфицирующий, а также как нейтрализатор полукокса, и способствует обмену веществ в микроорганизмах.
После проведения вышеперечисленных работ можно сразу или несколько позже приступить к посадке деревьев, посадить саженцы гибридной или триплоидной осины, одни или вместе с саженцами гибридной или серой ольхи, предпочтительно 800-1000 саженцев обеих пород на один гектар. Естественно, могут быть посажены и другие виды деревьев, при посадке на каждое дерево желательно добавить 5-10 литров компоста VIRU RAMM (ВИРУ РАММ), изготовленного с использованием сланца или полукокса. Саженцы перед посадкой необходимо смочить смесью электрохимического активированного водного раствора и стимулятора роста. Благодаря добавке компоста ВИРУ РАММ саженцам ольхи и осины не требуется годовой промежуток для приживания и окоренения (некоторые виды, такие как эбацуга, приживаются 3-6 лет), они сразу начинают расти, в теплые дни прирост составляет до 2 см в день, с такой же скоростью развиваются корни деревьев. При подготовке земли для посадки деревьев следует позаботиться о борьбе с сорняками, в противном случае окоренение деревьев и их рост замедлится, для борьбы с сорняками достаточно гербицидов, их желательно внести в почву совместно с электротехническим активированным водным раствором, который усиливает их воздействие и способствует их последующему разложению, для борьбы с сорняками хорошо использовать мульчу или черный пластикат.
Получение достаточного количества питательных продуктов в лесах зависит от баланса питательных продуктов, то есть от разности скоростей, с которой эти продукты появляются, и скорости, с которой минералы примут доступную для растений форму при помощи химических посредников и микроорганизмов в виде растворенных солей и подвижных ионов. В почве содержится очень малое количество веществ в общем виде - например, примерно 1% азота, калия, но около 10% фосфора, кальция. Чтобы азот стал доступным, он должен быть в виде ионов NO- или NH+. Азот, запасенный в органике, станет доступным только тогда, когда органика разложится посредством деятельности микроорганизмов и произойдет последующая микробная минерализация. В умеренной полосе скорость минерализации не превышает 1-2% в год, то есть, если в почве содержится 2-4 тонны на гектар, то доступный азот не превышает 20-80 кг, причем если 80 кг - это достаточное количество, то 20 кг будет явно недостаточно. Потребление из первичных и вторичных минералов включает в основном преобразовавшиеся катионы (Са2+, Mg2+, K+) и некоторые анионы (РО-, SO-). Скорость потребления в разных местах различается в широких пределах, в зависимости от имеющихся минералов и интенсивности потребления. Если в почве минералов в подвижном виде не содержится в достаточном количестве, тогда почки деревьев выделяют угольную кислоту, снижая рН ниже 4,0 и растворяя, например, фосфат кальция. В обычных условиях деревья не страдают нехваткой минералов, но при посадке лесов на земли, которые ранее использовались в качестве полей, нужно учитывать, что последние могут быть пусты в отношении некоторых минералов. В обычных условиях в эстонских землях особенно заметна нехватка магния, который в полукоксе содержится примерно в количестве 1,4%. В эстонском климате потенциал растений при производстве сухого вещества на 1 гектар составляет примерно 10-15 тонн в год. В обычных условиях этот потенциал реализуется примерно на одну пятую часть. Обычно обеспечение постоянной производительности требует точности и средств, так как движущиеся питательные вещества не удается дать деревьям в течение длительного времени в необходимое время таким образом, чтобы дождь их не вымывал. Неоспоримое преимущество почв, улучшенных сланцем или полукоксом, заключается в стабильности аккумулированных питательных веществ, практически отсутствует возможность их вымывания дождем. Благодаря этому возможно использовать для деревьев улучшенную землю со сланцем или полукоксом, почти идеально содержащую все питательные вещества, причем таким образом обеспечивается многочисленность и активность биоты, в том числе микоризы, что, в свою очередь, обеспечивает быстрое гниение листьев и осыпи и их возвращение в оборот, а также доступность минералов из почвы. Выполненные опыты позволяют ставить цель увеличения годового прироста деревьев в два, два с половиной раза по сравнению с обычным среднегодовым приростом.
| Таблица №1 | ||
| Вид дерева | Годовой прирост на улучшенной почве, м3 на одном гектаре. | Годовой прирост на контрольной почве, м3 на одном гектаре. |
| Тополь | 30-50 | 12-20 |
| Гибридная осина | 25-40 | 10-15 |
| Береза | 20-30 | 8-12 |
| Гибридная ольха | 20-30 | 8-12 |
| Ебацуга | 15-25 | 6-10 |
| Лиственница | 12-20 | 6-10 |
| Красный дуб | 10-15 | 4-6 |
В стволах деревьев аккумулируется примерно в 10 раз меньше минералов, чем в листьях, щепе, ветках. При вышеуказанных приростах в стволах деревьев в год запасается примерно 100 кг минералов, в то время как в листьях, щепе и ветках запасается около тонны минералов, листья и щепа разлагаются и становятся доступными для деревьев через 3-8 лет, поэтому в почве должен быть 3-8 годичный запас минералов, что составляет 3-8 тонн. Так как содержание важных минералов в сланце и полукоксе известно, то необходимое количество на 1 га, которое на землях с низким бонитетом составляет 200-300 тонн и которое обеспечивает интенсивный рост леса и быстрое окоренение деревьев, а также последующий быстрый рост в течение 70-100 лет, добавляют при посадке саженцев при помощи компоста ВИРУ РАММ (на гектар 10-35 тонн). Деревья получают достаточный запас минералов для начального роста, распространяя их впоследствии при помощи осыпи и листьев. Развитая корневая система затем получает необходимые питательные вещества из более глубоких слоев почвы, хотя годовые приросты могут оставаться значительно ниже желаемых и возможных.
Содержание углеводорода в древесине составляет примерно 60%, сухое вещество стволов деревьев составляет примерно 60% из общего сухого вещества (листья - 1%, корни - 30%), по расчетам годовой прирост стволов деревьев с гектара составит 10-15 тонн. Оказывается, что за год из атмосферы углерода связывается также 10-15 тонн, в таком случае, связанная за год из атмосферы двуокись углерода легко рассчитывается, учитывая состав СО2:
(10...15)Х44/12=36...55 тонн, где 44 - молекулярный вес СО2, a 12 - атомный вес углерода.
Смешивая 200-300 тонн полукокса вместе с азотосодержащими добавками, мы ввели в почву примерно 10% (20-30 т) соединения углерода. Благодаря введению независимого ресурса энергии, в почве значительно увеличивается количество микроорганизмов, а в результате их деятельности в почве в симбиозе с деревьями, связанными с атмосферой, углерод достигает листьев и корней в количестве 4-5 тонн, а в стволы поступает в количестве 6-9 тонн за год.
Благодаря углероду, введенному в почву, мы получаем его обратно из атмосферы в виде древесины в течение двух лет, причем часть углеводорода остается в почве для ее улучшения. Таким образом, сланец или полукокс действуют в почве в качестве изначального катализатора, что, благодаря их составу и благоприятному воздействию на биоту, делает возможным быстрое ускорение роста деревьев, а также их быстрый рост сразу, непосредственно после посадки. Впоследствии почва обогащается соединениями углерода уже за счет самих деревьев, увеличивая содержание в почве гумуса. Ограничиваясь выращиванием леса в течение 70 лет (3-4 урожая гибридной осины), увеличение содержания углерода в почве за счет корней и листьев составляет от 7 до 10 тонн в год, за 70 лет - от 490 до 700 тонн. Соответственно, содержание гумуса в верхнем слое (1 м) увеличится на 5-10%, таким образом, изначально малоценная земля с низким бонитетом преобразуется из инертной в нормальную богатую гумусом почву, на которой после соответствующих необходимых работ можно начинать рентабельную сельскохозяйственную деятельность. В то же время за 70 лет возможно получить на этих землях древесину, в сухом веществе которой запасено от 700 до 1000 тонн углерода с одного гектара. На улучшенных полукоксами землях растущий лес поглощает за несколько лет из воздуха весь СО2, который мог туда попадать за счет сгорания масла и газа, полученных из сланца, причем появляющийся при производстве масла токсичный полукокс был использован для улучшения указанных инертных или низкокачественных почв. Таким образом, в описанном способе имеет место безотходное производство сланца с более глубоким содержанием. А именно благодаря использованию полукокса, отходов производства масла для улучшения низкокачественных земель, увеличивается поглощение из воздуха СО2, так что выброшенный в атмосферу горением фоссильного топлива СО2 собирают обратно в полном объеме при помощи посаженного леса. Кроме того, в регионе появляются дополнительные рабочие места, в сельской местности доходы населения дополнительно увеличиваются за счет использования леса.
Можно предполагать, что средний прирост деревьев останется значительно ниже возможного, но за счет качественной работы он обязательно будет больше прироста в обычных условиях. В таком случае выброшенный в атмосферу СО2 поглощается за более длительный период времени, но поглощение обязательно происходит в полном объеме.
Подтвержденный на практике пример, иллюстрирующий способ согласно изобретению.
Саженцы высотой 50 см были посажены 15.06.2001, на одном опытном участке предыдущей осенью в почву было внесено 20 кг полукокса и 2 кг куриного помета из расчета на 1 м2, в почву контрольного участка добавки не вносили. Для наглядности результаты различных анализов представлены в Таблице № 2.
Из представленных анализов следует, что разница между показателями содержания элементов как в листьях, так и в стволах, очень большая. Сравнивая показатели содержания микроэлементов в листьях, необходимо учесть, что в малых листьях деревьев (листьях нижней части) сильное влияние будут оказывать питательные элементы питательной среды саженцев. Из результатов анализов следует, что, по-видимому, используемая торфяная смесь содержала много подвижного N, Н, К, но мало Са, Mg, S, Cu, Mn. Так как в почве, улучшенной полукоксом и куриным пометом, посаженные саженцы демонстрировали дневной прирост 2 см, а в обычной почве - 1 см в день, на основании анализа листьев оказалось, что более важным было влияние Са, S, Zn, менее важным - влияние Mg, В. Наибольшая разница наблюдается именно относительно Zn и S, так как известно, что в фотосинтезе влияние этих элементов значительное.
На основании данных, содержащихся в литературе по фотосинтезу, можно сделать заключение, что в процессе участвует карбангидраза, как особенно активный фермент в интенсивном фотосинтезе, при котором кроме большого содержания Zn в листьях наличествует многочисленная группа - SH. Следует отметить, что органика сланца создалась за счет сине-зеленых водорослей, фотосинтетическая способность которых тоже находится в прямой зависимости от наличия фермента карбангидразы в молекулах клеток водорослей.
Можно предположить, что распределение цинка и других элементов в сланце и полукоксе подходит именно для нужного способа фотосинтеза, распределения элементов и создания микроорганизмами состава гуматов, особенно хорошо подходящих для построения клеток, листьев деревьев, для выполнения других аналогичных задач. В листьях с большим содержанием кальция наблюдается значительное уменьшение содержания калия. Результаты анализов подкрепляют точку зрения, согласно которой осина очищает почву от вредных элементов, таких, как, например, кадмий: в чистом полукоксе его содержание составляет от 0,4, содержание в столах осины 0,2 миллионных. Таким образом, при сохранении кадмия в стволах деревьев в том же количестве при их дальнейшем росте, осина очистит почву от внесенного туда кадмия за 70-100 лет. Результаты анализов листьев осенью показывают резкое уменьшение в них минералов, но увеличение содержания цинка в листьях деревьев, посаженных на почве, улучшенной полукоксом, более чем в 4 раза. При оценке содержания элементов в стволах надо учитывать, что развитие стволов изначально является таким, что отличие от содержания в листьях незначительное. В последующем содержание элементов в стволах почти в 10 раз меньше соответствующего показателя для листьев. Поверхность листьев деревьев на улучшенной полукоксом почве примерно в 4 раза больше по сравнению с контролем, диаметр больших листьев достигает 16 см. В итоге можно сказать, что, благодаря утилизации согласно настоящему изобретению низкокачественного сланца или полукокса в низкокачественных или инертных почвах, в указанных почвах улучшается или появляется подходящее распределение минералов, быстро развивается биота, в результате чего создается земля. Выращивание на такой почве, например, гибридной осины, увеличивает содержание гумуса в почве примерно в 0,2% в год, а из атмосферы в год связывается 50 тонн двуокиси углерода с гектара.
1. Способ нейтрализации и утилизации сланцевого полукокса для улучшения почвы, включающий его расстилание на улучшаемую почву равномерным слоем осенью, смешивание с ней путем вспашки и последующую микробиологическую оксидацию.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нейтрализуемый и утилизируемый полукокс до расстилания на улучшаемую почву смешивают с торфом, опилками, жидким навозом, пометом или другими азотсодержащими веществами и электрохимически активированным водным раствором.
3. Способ по пп.1 или 2, отличающийся тем, что средний слой нейтрализуемого и утилизируемого сланцевого полукокса на улучшаемой почве составляет до 30% от глубины последующей вспашки.
4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что для ускорения микробиологической оксидации на улучшаемую почву сеют мотыльковые растения, высаживают деревья или кусты.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что предпочтительными деревьями для посадки являются виды осины и ольхи.
