Состав для очистки почвы от нефтяных загрязнений
Владельцы патента RU 2422219:
ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СИБИРСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ТОРФА СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ (ГНУ СИБНИИСХИТ СО РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) (RU)
Изобретение относится к биотехнологии, в частности к составам для очистки почвы от нефтяных загрязнений. Состав содержит торф в качестве адсорбента и источника нефтеокисляющих микроорганизмов и азотно-фосфоросодержащие минеральные удобрения, и дополнительно содержит цеолит при условии содержания в 100 г а.с.в. состава 5-10% цеолита, 8,0% азота, 1,2% фосфора при следующем соотношении компонентов, мас.%: азотное удобрение 15,9-23,5; фосфорное удобрение 5,3-6,1; цеолит 5,0-10,0; торф (абсолютно сухое вещество) - до 100. Изобретение позволяет повысить эффективность очистки почвы от нефтяных загрязнений. 1 табл.
Изобретение относится к составам для очистки почвы от нефтяных загрязнений и может быть использовано при охране окружающей среды, в частности при очистке различных поверхностей при аварийных разливах нефти и нефтепродуктов.
Известен способ химической обработки загрязненных нефтью и нефтепродуктами почв /1/, заключающийся в применении смеси синтетических моющих средств и отходов металлургических производств, включающих либо шлаки феррохромовые самораспадающиеся (СФШ), содержащие не менее 46% СаО, 7-16% MgO, 24-32% SiO2, 4-8% Al2O3, 2-6% Cr2O3 и фракций менее 0,5 мм до 97%, либо известь порошкообразную, содержащую не менее 45% СаО и MgO, активного MgO не более 5%, и фракций менее 1 мм не менее 85%.
Недостатком смеси синтетических моющих средств и отходов металлургических производств является невозможность ее использования при разливах нефти на почвах сельскохозяйственного назначения, так как синтетические моющие средства и содержащиеся в феррохромовых самораспадающихся шлаках Al2O3 и Сr2O3 сами будут источниками загрязнения почвы.
Известен состав для очистки почвы от нефтяных загрязнений /2/, взятый за прототип и содержащий нефтеокисляющие микроорганизмы, адсорбент и удобрение, причем в качестве адсорбента и источника микроорганизмов он содержит торф, а в качестве удобрения азотно-фосфоросодержащие минеральные удобрения, причем по п.1 в 100 г абсолютно сухого вещества состава содержится 12-15% азота и 1,8-2,3% фосфора в соотношении азота и фосфора равного 1:0,15, при следующем соотношении компонентов, масс.%:
| Азотное удобрение | 24,2 5-44,10 |
| Фосфорное удобрение | 6,50-8,80 |
| Торф (абсолютно сухое вещество) | 47,10-69,25, |
или, по п.2, в случае низкой степени загрязнения почвы, состав содержит компоненты в количестве, масс.%:
| Азотное удобрение | 0,260-0,870 |
| Фосфорное удобрение | 0,235-0,500 |
| Торф (абсолютно сухое вещество) | остальное |
Недостатком состава по п.1 является необходимость внесения с этим составом в условиях значительного нефтяного загрязнения высокой дозы азотно-фосфорных удобрений для соблюдения соотношения C:N:P, равного (10-20):1:0,15, что приведет к угнетению почвенной биоты и затормозит процесс деструкции нефтяных углеводородов. Внесение в нефтезагрязненную почву высокой стартовой дозы минеральных удобрений с составом по п.1 приведет к их значительному неоправданному расходу, что экономически невыгодно. А состав по п.2 прототипа, содержащий низкое количество минеральных компонентов, используется для очистки почвы невысокой степени загрязнения - до 8 л/м 2, а задачей заявляемого изобретения является разработка состава, предназначенного для очистки почвы любой степени загрязнения нефтью и (или) нефтепродуктами.
Заявляемое изобретение направлено на устранение указанных недостатков и заключается в том, что состав для очистки почвы от нефтяных загрязнений в качестве адсорбента и источника микроорганизмов содержит торф, в качестве удобрения - азотно-фосфоросодержащие минеральные удобрения и дополнительно содержит цеолит при условии содержания в 100 г абсолютно сухого вещества состава 5-10-% цеолита, 8% азота, 1.2% фосфора при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Азотное удобрение | 15,9-23,5 |
| Фосфорное удобрение | 5,3-6,1 |
| Цеолит | 5,0-10,0 |
| Торф (абсолютно сухое вещество) | до 100 |
Предлагаемый состав отличается от прототипа тем, что он дополнительно содержит цеолит.Использование цеолита в сочетании с торфом обеспечивает более интенсивный процесс деструкции нефтяных углеводородов, что связано с многофункциональностью свойств заявляемого состава. Торф обладает сорбционной способностью по отношению к нефти и повышенной численностью углеводородокисляющей микрофлоры, адаптированной к нефтяному загрязнению. Торф является носителем макро- и микроэлементов, органическим удобрением, а также может выступать в роли рыхлителя почвы, что улучшает аэрацию почвы. Минеральные удобрения являются источником жизнедеятельности микроорганизмов, участвующих в деструкции нефти. Цеолит в заявляемом составе сочетает в себе свойства сорбента для нефти и микроорганизмов, катализатора реакций деструкции нефтяных углеводородов. Достоинством цеолита является то, что он выступает источником макро- и микроэлементов, необходимых для активизации нефтеокисляющих и азотфиксирующих микроорганизмов почвы. Цеолит также благодаря ионообменным свойствам способен сорбировать элементы минерального питания, что способствует снижению токсического воздействия на микрофлору высоких стартовых доз минеральных удобрений, входящих в предлагаемый состав, то есть обеспечивает пролонгированность состава.
Другим отличием заявляемого состава является предлагаемое количественное соотношение входящих в него ингредиентов, что обеспечит более широкое соотношение C:N:P, равное (28-39): 1: 0,15, а также приведет к снижению токсического воздействия минеральных удобрений на микрофлору и обеспечит более высокую степень деструкции нефтяных углеводородов, что достигается более низким, чем в прототипе, содержанием азота и фосфора в 100 г а.с.в. (8% азота и 1,2% фосфора).
Предлагаемый состав для очистки почвы от нефтяных загрязнений является экологически безопасным, поскольку основой для его приготовления являются природные образования - торф и природный алюмосиликат - цеолит.
Предлагаемый состав может быть использован для очистки почвы от нефтяных загрязнений различной степени после предварительного сбора избыточной нефти с почвенной поверхности. Предлагаемый состав содержит оптимальное количество цеолита (5-10 мас.%), внесение которого в нефтезагрязненную почву способствует формированию в загрязненном грунте центров активной деструкции нефтяных углеводородов благодаря сорбции на его поверхности нефтеусваивающих культур микроорганизмов и являясь катализатором реакций деструкции нефтяных углеводородов. Кроме того, цеолит как сорбент элементов минерального питания обеспечивает пролонгированность их использования и способствует снижению токсического воздействия на микрофлору. К снижению токсического воздействия минеральных удобрений на микрофлору приведет также более низкое, чем в прототипе, содержание в предлагаемом составе азота и фосфора (8% N и 1,2% Р в 100 г а.с.в.), что обеспечит более широкое соотношение C:N:P, равное (28-39): 1: 0,15.
Использование цеолита в сочетании с торфом и минеральными удобрениями обеспечит более интенсивный процесс деструкции нефтяных углеводородов.
Эффективность заявляемого состава оценивалась степенью деструкции нефтяных углеводородов и численностью углеводородокисляющих микроорганизмов.
Для приготовления заявляемого состава для очистки почвы от нефтяных загрязнений используют торф влажности от 55 до 70% и природный минерал цеолит фракции 1,0-3,0 мм.
Для получения состава торф смешивают с минеральными удобрениями и цеолитом. Затем в течение 3-7 суток приготовленную смесь инкубируют в мезофильном режиме.
Пример 1. Готовится состав путем смешения торфа степени разложения 23%, зольности 25%, влажности 60% в количестве 875,6 кг (73,8) масс.%), цеолита фракции 1-3 мм в количестве 23,7 кг (5,0 мас.%), карбамида и аммофоса в количестве 75,5 кг (15,9 мас.%) и 25,1 кг (5,3 мас.%) соответственно. Полученная смесь смешивается в смесителе в течение 8-10 минут и выдерживается в мезофильном режиме в течение 7 суток при температуре 22°С.
Полученный состав в дозе 100 т/га вносится в нефтезагрязненную почву со степенью загрязнения 15 л/м2 (5,2 г/100 г почвы), что обеспечивает соотношение C:N:P, равное 30: 1: 0,15. Внесение состава в загрязненную нефтью почву осуществляется в весенне-летний период с последующим перемешиванием с верхним слоем почвы на глубину 20 см. Анализ почвы осуществляли через 3 суток, затем через 1 и 3 месяца после внесения состава. Эффективность состава оценивали степенью деструкции нефти и численностью углеводородокисляющих микроорганизмов почвы.
В табл.1 приведены результаты определения степени деструкции нефти и общей численности углеводородокисляющих микроорганизмов. При использовании предлагаемого состава степень деструкции нефти за 1 месяц составила 30,8%, за 3 месяца 66,2%. Численность углеводородокисляющих микроорганизмов сохраняется на высоком уровне на протяжении всех трех месяцев исследования.
Пример 2. Готовится состав по примеру 1. Смешивается 792 кг (60,4 мас.%) торфа влажности 60%, 52,5 кг (10 мас.%) цеолита, 123,3 кг (23,5 мас.%) аммиачной селитры, 32,0 кг (6,1 мас.%) двойного суперфосфата.
Полученный состав в дозе 100 т/га вносится в нефтезагрязненную почву со степенью загрязнения 15 л/м 2 (5,2 г /100 г почвы), что обеспечивает соотношение C:N:P, равное 28: 1: 0,15.
Эффективность состава, как и в примере 1, оценивалась степенью деструкции нефтяных углеводородов и общей численностью углеводородокисляющих микроорганизмов.
В табл.1 показано, что при использовании предлагаемого состава степень деструкции нефти за 1 месяц составила 31,9%, за 3 месяца - 67,1%. Численность углеводородокисляющих микроорганизмов остается стабильно высокой в течение трех месяцев исследования.
Пример 3. Готовится состав по примеру 2. Полученный состав в дозе 50 т/га вносится в нефтезагрязненную почву со степенью загрязнения 10 л/м2 (3,5 г/100 г почвы), что обеспечивает соотношение C:N:P, равное 37:1:0,15.
Об эффективности состава, приготовленного по примеру 2 и используемого в условиях меньшей степени загрязнения почвы нефтью, в меньшей, чем в примере 2, дозе (50 т/га) судят как и в примерах 1 и 2 по степени деструкции нефтяных углеводородов и общей численности углеводородокисляющих микроорганизмов.
В табл. 1 показано, что при использовании состава, приготовленного по примеру 2, в дозе 50 т/га степень деструкции за 1 месяц составила 34,3%, за 3 месяца - 69,4%. На протяжение всех трех месяцев исследования отмечена высокая численность углеводородокисляющих микроорганизмов.
Пример 4. Готовится состав по примеру 1. Полученный состав в дозе 50 т/га вносится в нефтезагрязненную почву со степенью загрязнения 8 л/м 2 (2,77 г/100 г почвы), что обеспечивает соотношение C:N:P, равное 33: 1:0,15.
Об эффективности состава, приготовленного по примеру 1 и используемого в условиях меньшей степени загрязнения почвы нефтью в меньшей, чем в примере 2, дозе (50 т/га) судили, как и в примерах 1, 2, 3, по степени деструкции нефти и общей численности углеводородокисляющих микроорганизмов.
В табл.1 показано, что при использовании состава, приготовленного по примеру 1, в дозе 50 т/га степень деструкции нефти за 1 месяц составила 33,9%, за 3 месяца - 70,0%. Количество углеводородокисляющих микроорганизмов на протяжении трех месяцев исследования оставалось на высоком уровне.
Пример 5. Готовится состав по примеру 1.
Смешивается 846,5 кг (68,8 мас.%) торфа влажности 60%, 49,2 кг (10 мас.%) цеолита, 78,2 кг (15,9 масс.%) карбамида, 26,1 кг (5,3 мас.%) аммофоса. Полученный состав в дозе 100 т/га вносится в нефтезагрязненную почву со степенью загрязнения 20 л/м 2 (6,9 г/100 г почвы), что обеспечивает соотношение C:N:P, равное 39:1:0,15.
В табл.1 показано, что при использовании предлагаемого состава степень деструкции нефти за 1 месяц составила 24,3%, за 3 месяца - 66,5%. Количество углеводородокисляющих микроорганизмов на протяжении трех месяцев исследования оставалось на довольно высоком уровне.
Таким образом, предлагаемый состав обладает высокой эффективностью очистки почвы от нефтяных загрязнений и является экономически выгодным также с точки зрения более низкого, чем в прототипе содержания азотных и фосфорных удобрений.
Источники информации
1. Патент РФ №2152274, кл. В09С 1/08, публ. 10.07.2000 Способ химической обработки загрязненных нефтью и нефтепродуктами почв.
2. Патент РФ №2238807, кл. В09С 1/10, публ. 2004.10 27. Состав для очистки почвы от нефтяных загрязнений (варианты).
Состав для очистки почвы от нефтяных загрязнений, содержащий торф в качестве адсорбента и источника нефтеокисляющих микроорганизмов и азотно-фосфоросодержащие минеральные удобрения, отличающийся тем, что он дополнительно содержит цеолит при условии содержания в 100 г а.с.в. состава 5-10% цеолита, 8,0% азота, 1,2% фосфора при следующем содержании компонентов, мас.%:
| Азотное удобрение | 15,9-23,5 |
| Фосфорное удобрение | 5,3-6,1 |
| Цеолит | 5,0-10,0 |
| Торф (абсолютно сухое вещество) | до 100 |
