Способ мелиорации почв, загрязнённых тяжёлыми металлами



Способ мелиорации почв, загрязнённых тяжёлыми металлами
Способ мелиорации почв, загрязнённых тяжёлыми металлами
Способ мелиорации почв, загрязнённых тяжёлыми металлами
Способ мелиорации почв, загрязнённых тяжёлыми металлами
Способ мелиорации почв, загрязнённых тяжёлыми металлами
Способ мелиорации почв, загрязнённых тяжёлыми металлами

 


Владельцы патента RU 2597172:

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Удмуртский научно-исследовательский институт сельского хозяйства" (RU)

Изобретение относится к области мелиорации почв и может быть использовано при рекультивации земель, загрязненных тяжелыми металлами. Способ включает внесение на поверхность почвы мелиоранта, перемешивание его с мелиорируемым слоем почвы и выращивание сельскохозяйственных культур с соблюдением зональной агротехники. При этом периодом внесения мелиорантов является август-сентябрь, а глубина заделки мелиоранта 10-12 см. Затем производится отвальная вспашка на глубину 25-30 см. В качестве мелиорантов используют известняковую муку, фосфоритную муку, суперфосфат, сульфид натрия, низинный торф в оптимальных дозах. Способ позволяет снизить подвижность тяжелых металлов (свинца и кадмия) в почве на 20-60% и их содержание в растениеводческой продукции ниже уровня ПДК, дополнительно повышается почвенное плодородие и урожайность сельскохозяйственных культур. 5 з.п. ф-лы, 4 табл.

 

Изобретение относится к мелиорации почв и может быть использовано при рекультивации земель, загрязненных тяжелыми металлами (ТМ), как сельскохозяйственных угодий, так и промышленных ландшафтов.

Известно использование очищения агросистем за счет введения в почву сорбционного агента с последующим перемешиванием. При этом в качестве сорбционного агента используют монтмориллонит и/или палыгорскит /Патент РФ №2210438, B09C 1/00, 03.06.2002 / или цеолит / Цицишвили Г.В. Исследование природных цеолитов / Адсорбенты, их получение, свойства и применение. - Л.: Наука, 1995. - С.121-125/. Монтмориллонит и цеолит - ценное и дорогостоящее минеральное сырье, не всегда находящееся на территории с загрязненными землями, а значит малодоступное для повсеместного применения.

Известен способ инактивации тяжелых металлов в почве с помощью сорбента-мелиоранта, состоящего из нескольких минеральных компонентов (глауконитового песка, термонеизмененной отвальной породы угольных шахт и синих глин) /Патент РФ №2356931, C09K 17/00, 27.05.2009/, недостатком которого является труднодоступность предлагаемых компонентов сорбента-мелиоранта.

Ближайшим аналогом является способ рекультивации нарушенных и загрязненных тяжелыми металлами почв путем внесения в нее органоминерального компоста, который готовят путем смешивания фосфогипса, суперфосфата простого и перегноя КРС. Компост вносят в почву однократно на 4-5 лет в дозе 100-110 т/га с последующей заделкой компоста культиватором на глубину до 20-25 см /Патент РФ №2492944, A01B 79/02, 22.03.2012/. Недостатком этого способа является использование при изготовлении компоста навоза КРС, являющегося отходом производства, относящимся к III и IV классу опасности (приказ Росприроднадзора РФ №445 от 18.07.2014), и недостаточно длительный период действия.

Задачей изобретения является создание способа, позволяющего перевести тяжелые металлы в труднодоступные для растений формы, повысить плодородие загрязненных почв и их экологическую ценность.

Поставленная задача достигается следующей последовательностью агроприемов:

1. Внесение оптимальной дозы мелиоранта на поверхность загрязненного участка. Наиболее эффективное время внесения мелиорантов - август-сентябрь (чтобы использовать для их растворения в почве наиболее увлажненный осенне-весенний период). Для внесения мелиорантов необходимо использовать разбрасыватели удобрений сплошного поверхностного внесения.

2. Заделка мелиоранта тяжелой дисковой бороной на глубину 10-12 см.

3. Отвальная вспашка на глубину 25-30 см с целью перемешивания мелиоранта с мелиорируемым слоем.

Дальнейшие агротехнические мероприятия на загрязненных участках определяются характером их использования и почвенно-климатическими особенностями территории.

В качестве мелиорантов используются низинный торф, известняковая мука, фосфоритная мука, суперфосфат, сульфид натрия в оптимальной дозе.

Суть изобретения заключается в том, что перевод тяжелых металлов в загрязненных почвах в малоподвижные формы в предлагаемом способе осуществляется по двум механизмам:

1. Физико-химический. Он основан на повышении емкости поглощения загрязненных почв за счет внесения большого количества активных коллоидных частиц, которые способны поглощать ионы тяжелых металлов и частично переводить их в необменные формы. По этому механизму происходит закрепление ТМ в случае внесения в загрязненную почву в качестве мелиоранта высоких доз низинного торфа (оптимальная доза внесения - 100 т/га).

2. Химический. Он основан на переводе тяжелых металлов в трудно растворимые соединения путем внесения в загрязненную почву определенных мелиорантов. По этому механизму происходит закрепление ТМ в случае внесения в загрязненную почву следующих мелиорантов:

- известняковой муки в дозе 8-12 т/га;

- фосфоритной муки в дозе 1,0-1,5 т/га;

- суперфосфата в дозе 90-120 кг д.в./га;

- сульфида натрия в дозе 90-120 кг д.в./га.

Выбор конкретных мелиорантов должен определяться почвенно-климатическими особенностями загрязненных участков и их дальнейшим использованием.

Преимуществом данного способа является простота его использования, высокая эффективность по переводу ТМ в труднодоступные для растений формы, повышение плодородия почв и урожайности с.-х. культур.

Для изучения процесса химической мелиорации загрязненных почв были проведены исследования в лабораторных, полевых и производственных условиях. Эффективность действия мелиорантов на снижение степени подвижности ТМ определялась массовой долей кислоторастворимых, солерастворимых и растворимых в ацетатно-аммонийном буферном растворе форм Pb и Cd в пробах почвы и растений. Анализы проведены атомно-адсорбционным методом [Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства / Центр. ин-т агрохим. обслуж. сел. хоз-ва. - 2-е изд., перераб. и доп. М., ЦИНАО, 1992, - 61 с.] в лаборатории ГНУ НИИСХ Северо-Востока. Полученные данные подвергнуты статистической обработке методами дисперсионного анализа.

В ходе проведенных исследований были установлены особенности и параметры действия мелиорантов на свойства почвы, содержание в ней подвижных форм свинца и кадмия, урожайность сельскохозяйственных культур и на качество растениеводческой продукции.

В таблице 1 представлены результаты опыта по определению оптимальной дозы внесения мелиорантов. Для этого использовались две различные по вытеснительной способности вытяжки из почвы: аммонийно-ацетатный буферный раствор (ААБ) с pH KCl 4,8 (более сильная вытяжка) и раствор хлористого кальция (CaCl2). Было установлено, что низкие дозы мелиорантов еще не обеспечивали необходимую степень снижения подвижности тяжелых металлов в загрязненной почве, а излишне высокие - уже не обеспечивали статистически достоверное ее снижение, но резко повышали стоимость мелиорации загрязненных почв.

При уменьшении дозы известняковой муки ниже 8 т/га ее действие по снижению подвижности ТМ значительно ослабевает, а при увеличении более 12 т/га - статистически не увеличивается, а стоимость работ по мелиорации значительно возрастает. При уменьшении дозы фосфоритной муки ниже 1,0 т/га ее действие по снижению подвижности ТМ значительно ослабевает, а при увеличении более 1,5 т/га - статистически не увеличивается. При уменьшении дозы суперфосфата ниже 90 кг д.в./га его действие по снижению подвижности ТМ будет распространяться только на 1-2 года, а при увеличении более 120 кг д.в./га - статистически не увеличивается. При уменьшении дозы сульфида натрия ниже 90 кг д.в./га его действие по снижению подвижности ТМ будет распространяться только на 1-2 года, а при увеличении более 120 кг д.в./га - статистически не увеличивается. При уменьшении дозы низинного торфа ниже 50 т/га его действие по снижению подвижности ТМ значительно ослабевает, а при увеличении более 100 т/га - статистически не увеличивается, а стоимость работ по мелиорации значительно возрастает.

Влияние мелиорантов на степень снижения подвижности тяжелых металлов в загрязненной почве показано в таблицах 2 и 3. Приведены данные только по средним и оптимальным (рекомендуемым) дозам их внесения, так как только они обусловили наиболее стабильное действие на этот показатель в течение всех трех лет наблюдений. Действие мелиорантов на снижение подвижности тяжелых металлов, в большинстве случаев, колебалось от 20 до 60%, причем эффективность повышенных доз, во всех случаях, была выше, именно поэтому они являются наиболее оптимальными.

При выборе мелиорантов для мелиорации почв, загрязненных тяжелыми металлами, необходимо учитывать их особенности.

Известняковая мука - один из лучших мелиорантов, предлагаемых для целей мелиорации. Позволяет не только достаточно эффективно перевести Pb и Cd в труднорастворимые в воде карбонаты, но и резко улучшить физико-химические свойства кислых дерново-подзолистых почв и повысить урожайность возделываемых на этих почвах сельскохозяйственных культур. Имеет длительный период действия - более 5-7 лет. Отрицательные стороны мелиоранта - ограниченность зоны применения (не пригоден почвах, имеющих показатель pHKCl выше 6,0).

Фосфоритная мука - хороший мелиорант, позволяющий перевести многие ТМ в труднорастворимые в воде фосфаты. Кардинально улучшает фосфатный режим почв (один из самых проблемных для большинства почв), увеличивает сумму обменных оснований, несколько снижает почвенную кислотность, увеличивает урожайность с.-х. культур, имеет длительный период последействия - более 5 лет. Отрицательные стороны мелиоранта: может содержать повышенное количество Pb и Cd (необходимо контролировать исходное их содержание в мелиоранте), не пригоден на нейтральных и зафосфаченных почвах.

Суперфосфат - самое распространенное в агрономической практике фосфорное удобрение. За счет высокой растворимости в воде, быстро вступает во взаимодействие с ионами Pb и Cd и переводит их в труднодоступные формы. Как и фосфоритная мука, значительно улучшает фосфатный режим почв, а стоимость его внесения в почву на порядок ниже. Обеспечивает повышение урожайности сельскохозяйственных культур, его можно применять практически на любых загрязненных почвах (за исключением зафосфаченных). Отрицательные стороны: в высоких дозах может подкислять почву, период его действия не превышает 2-3 года.

Сульфид натрия - перспективный мелиорант для мелиорации почв, загрязненных ТМ. Хорошо растворим в воде, поэтому быстро вступает во взаимодействие с ионами Pb и Cd и переводит их в труднодоступные формы (сульфиды). Имеет относительно низкую стоимость. Содержит два макроэлемента минерального питания - серу и натрий, которые в дерново-подзолистых почвах находятся в дефиците и поэтому он обеспечивает повышение урожайности сельскохозяйственных культур. Возможна замена сульфида натрия на более перспективный сульфид калия, который в настоящее время имеет значительно более высокую стоимость. Отрицательные стороны: имеет резкий специфический запах сероводорода и поэтому требует использования средств защиты дыхания при его внесении в почву, период действия не превышает 4-5 лет.

Низинный торф. Является хорошим мелиорантом и, одновременно, органическим удобрением, особенно он ценен для низкогумусированных почв легкого гранулометрического состава. В высоких дозах значительно повышает сорбционные свойства почв, улучшает их агрофизические, несколько меньше, агрохимические свойства, за счет улучшения этих свойств повышает урожайность сельскохозяйственных культур. Способен связывать ТМ как с использованием физико-химического механизма, так и за счет комплексообразования (характеризуется большим разнообразием функциональных групп, в нем много нерастворимых, но химически активных компонентов, которые образуют с тяжелыми металлами прочные комплексы). Отрицательные свойства: высокая стоимость этого мелиоранта, продолжительность действия не превышает 4-5 лет, необходимо контролировать его кислотность (может иметь кислую реакцию и требовать предварительного известкования). Для мелиорации необходимо использовать средне- и сильноразложившиеся разновидности низинного торфа (степень разложения более 15%). Он должен соответствовать ГОСТу 12101-77.

В таблице 4 представлены результаты опытов по снижению содержания тяжелых металлов в растениеводческой продукции. Наибольшее действие по снижению в ней свинца проявил суперфосфат в дозе 120 кг д.в./га, кадмия - суперфосфат и сульфид натрия в дозе 120 кг д.в./га.

Все мелиоранты повысили урожайность сельскохозяйственных культур. Наибольшее повышение урожайности, в первые два года после его внесения, обеспечил суперфосфат в дозах 90 и 120 кг д.в./га - на 21 и 26% соответственно, действие остальных мелиорантов на этот показатель колебалось в среднем от 10 до 20%.

1. Способ мелиорации почв, загрязненных тяжелыми металлами, включающий внесение на поверхность почвы мелиоранта, перемешивание его с мелиорируемым слоем почвы и выращивание сельскохозяйственных культур с соблюдением зональной агротехники, отличающийся тем, что периодом внесения мелиорантов является август-сентябрь, глубина заделки мелиоранта 10-12 см, затем производится отвальная вспашка на глубину 25-30 см.

2. Способ мелиорации почв, загрязненных тяжелыми металлами, по п. 1, отличающийся тем, что в качестве мелиоранта используют известняковую муку в дозе 8-12 т/га.

3. Способ мелиорации почв, загрязненных тяжелыми металлами, по п. 1, отличающийся тем, что в качестве мелиоранта используют фосфоритную муку в дозе 1,0-1,5 т/га.

4. Способ мелиорации почв, загрязненных тяжелыми металлами, по п. 1, отличающийся тем, что в качестве мелиоранта используют суперфосфат в дозе 90-120 кг д.в./га.

5. Способ мелиорации почв, загрязненных тяжелыми металлами, по п. 1, отличающийся тем, что в качестве мелиоранта используют сульфид натрия в дозе 90-120 кг д.в./га.

6. Способ мелиорации почв, загрязненных тяжелыми металлами, по п. 1, отличающийся тем, что в качестве мелиоранта используют низинный торф в дозе 50-100 т/га.



 

Похожие патенты:
Группа изобретений относится к области органической химии и может быть использована для очистки почвы от масел, в том числе от нефти, мазута, топлив, углеводородов, жидкого топлива, а также для обработки и сбора нефти, масел, мазута, топлив, углеводородов и других нефтепродуктов с твердых поверхностей, например с внутренних поверхностей цистерн для хранения нефти или нефтепродуктов, оборудования, применяемого при добыче, переработке, транспортировке нефти, оборудования, применяемого для получения нефтепродуктов, бурового шлама, гравия, песка в хранилищах или с других твердых поверхностей.

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к способу очистки почвы от нефти и нефтепродуктов. Целью изобретения является эффективная очистка почвы, загрязненной нефтью и нефтепродуктами в количестве до 80 г/кг почвы.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для восстановления переунавоженных почв, загрязненных ненормированным применением бесподстилочного навоза в сверхвысоких дозах азота N300-900, в зонах функционирования предприятий индустриального животноводства.

Изобретение относится к защите окружающей среды и может быть использовано для рекультивации загрязненных нефтью и нефтепродуктами грунтов и почвы. Требуемый технический результат, заключающийся в повышении качества очистки при одновременном упрощении процесса эксплуатации, снижении потерь технологической жидкости и увеличении мобильности оборудования в целом, достигается в устройстве, содержащем приемную емкость для размешивания поступающего загрязненного грунта и почвы подогретой водой и получения разжиженной массы, эжектор-гидросмеситель, выполненный с возможностью смешивания разжиженной массы с горячей водой в турбулентном режиме и снабженный входным центробежным шламовым насосом, выходным центробежным шламовым насосом, гидроциклоном, который выполнен с возможностью разделения разжиженной массы на твердую и жидкую фазы, многофункциональной емкостью для разделения жидкости на воду и нефтепродукты, и вибросито, выполненное с возможностью отбора остатков жидкости из твердой фазы и отделения твердой фазы.

Изобретение относится к области экологии и сельского хозяйства, в частности к технологии снижения радиоактивности почв, и может найти применение при дезактивации почв.

Изобретение относится к способам очистки почв от загрязнений цинком и медью. Осуществляют предварительное подкисление почвы компостом жомодефеката при дозе внесения 10-20 т/га.
Изобретение относится к области сельского и лесного хозяйств и может быть использовано при решении проблем защиты литосферы. Способ включает приготовление активного угля, внесение его в почву и выращивание культурных растений.

Изобретение относится к способам биологической очистки почв, загрязненных мышьяксодержащими соединениями. Осуществляют высев семян донника желтого и белого (Melilotus Officinalis Desr и Melilotus Albus Desr) в загрязненную почву с нормой высева 15 кг/га при значении pH почвы от 6,00 до 9,15.

Изобретение относится к способам восстановления загрязненной почвы. При осуществлении способа очистки почвы от загрязнения нефтью и нефтепродуктами вводят в загрязненную почву реагент.

Изобретение относится к области очистки грунтов от нефтепродуктов. При осуществлении способа очистки нефтезагрязненного грунта сооружают сетку нагнетательных скважин.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для восстановления переунавоженных почв, загрязненных ненормированным применением бесподстилочного навоза в сверхвысоких дозах азота N300-900, в зонах функционирования предприятий индустриального животноводства.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для выращивания кормовых культур на вечномерзлых почвах. В способе освоения лесотундровых вечномерзлых почв выбирают незатопляемые паводковыми водами незаболоченные участки равнинной тундры.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ включает формирование неоднородного строения пахотного слоя путем создания чередующихся участков с равновесной плотностью почвы и уплотненных участков.
Изобретение относится к сельскому хозяйству, носит природоохранное направление и может быть использовано при рекультивации техногенно-нарушенных земель, а также при благоустройстве откосов автомобильных дорог.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и рекультивации. В способе продукцию топинамбура получают в результате возделывания его на техногенно загрязненных дерново-подзолистых почвах.

Изобретение относится к области биомелиорации сельскохозяйственных земель. Способ включает создание в почвенном слое тонкой 0,02-0,07 м прослойки из жидкого навоза, образование в подпочвенном слое водорегулирующего экрана, непроницаемого в период атмосферных осадков и проницаемого корнями растений во время засухи.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, сельскому хозяйству и экологии и может быть использовано, в частности, для ускоренного восстановления плодородия, в первую очередь, пахотных земель.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, а конкретней к способам устройства кротового дренажа на дренируемых сельскохозяйственных землях. Способ предусматривает выполнение поперек направления трубчатого дренажа кротовых дрен.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, а конкретней к способам глубокого рыхления дренируемых сельскохозяйственных земель. Способ предусматривает выполнение поперек направления трубчатого дренажа рабочих проходов рыхлителя.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, а конкретней к способам щелевания дренируемых сельскохозяйственных земель. Новым является то, что на дренируемых землях выделяют придренные участки трубчатого дренажа шириной от 6,5 до 8,5 глубин заложения трубчатых дрен и в момент рабочего прохода щелевателя в пределах выделенных придренных участков подают на дно полостного следа прохода ножа щелевателя мелкодисперсный порошок карбоната кальция в норме от 70 до 85 г/м.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к растениеводству. Способ обеспечивает увеличение массы корневищ за счет подготовки почвы по системе чистого пара, посадки и выращивания родиолы розовой. Предварительно проводят посев и выращивание полос из касатика пикульки для защиты родиолы розовой от неблагоприятных условий с проективным покрытием 40-60%. Ширина междурядий защитных полос из касатика пикульки составляет 1 м. В подготовленные лунки вносят влагоудерживающий частично разбухший гидрогель - замачивают 300 г на 40-50 мин в 10 л воды в смеси с рыхлым субстратом (1:5) на 2/3 объема лунок. Проводят посадку отрезков корневищ родиолы розовой в лунки размером 10×10 с глубиной 15 см для 2-летнего срока выращивания или 20×20 с глубиной 20 см для 3-летнего выращивания, с последующим мульчированием растительной ветошью. Способ позволяет увеличить массу корневищ родиолы розовой и обеспечивает защиту растений от неблагоприятных условий. 4 ил.
Наверх