Способ оценки биологической активности и токсичности почв и техногенных почвогрунтов

Изобретение относится к области экологии, а именно используется при биомониторинге состояния почв в естественных и экологически неблагоприятных экосистемах, вызванных разнообразными загрязнениями. Для этого проводят оценку биологической активности и токсичности почвы по состоянию кресс-салата Lepidium sativum L., выращенного на пробах почв и тест-контролем на вермикулите с питательным раствором Кнопа. Оценку проводят по показателям развития 10-12-дневных растений, при этом сравнивают высоту и массу растений, а также редокс-активность растительного экстракта, которая повышается при токсичности корневой среды. При этом снижение показателей кресс-салата или повышение редокс-активности растительного экстракта на 10-30% характеризует удовлетворительное состояние почвы, снижение на 30-50% - неудовлетворительное, при уровне ниже 50% - экологически опасное. Изобретение обеспечивает упрощение способа оценки, снижение времени тестирования и обеспечение точности результатов для статистической обработки данных для оценки качества почв и почвогрунтов урбанизированных и промышленных территорий разных техногенных почвогрунтов, выполняющих функции почв на урбанизированных и промышленных территориях. 16 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к области экологических исследований и оценки качества почв и почвогрунтов урбанизированных и промышленных территорий; может быть использовано при биомониторинге состояния почв в естественных и антропогенно нарушенных экосистемах.

В почвенном покрове урбанизированных и промышленных ландшафтов широко представлены деградированные почвы и техногенные поверхностные образования, которые существенно отличаются от природных почв. Пониженная биологическая активность и токсичность деградированных почв и почвоподобных образований может быть обусловлена как их неблагоприятными агрохимическими и агрегатными свойствами, так и содержанием разнообразных загрязнителей (тяжелые металлы, соли, нефтепродукты), что делает экологическую оценку их состояния весьма трудоемкой, длительной и дорогостоящей.

Преимущества использования биологических показателей для определения состояния почв и почвогрунтов по сравнению с химическим анализом состоят в возможности комплексной оценки безопасности среды обитания.

Стандартизованные методики биотестирования загрязненных почв основаны на реакции гидробионтов: низших ракообразных, зеленых протококковых водорослей, равноресничных инфузорий (ПНД Ф Т 14.1:2:4.12-06; ФР 1.39.2007.03222; ФР.1.39.2007.03221; ФР.1.39.2007.03223; ФР.1.39.2006.02506; ПНД Ф Т 14.1:2:3.13-06; ФР 1.39.2006.0250; ПНД Ф Т 14.1:2.14-06; ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.10-04; ПНД Ф Т 16.2:2.2-98).

Для оценки загрязненных почв используются также стандартизованные методики биотестирования по реакции бактерий: изменению интенсивности бактериальной люминисценции (ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.11-04), ферментативной активности (ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.1-96).

В основе всех вышеуказанных методик находится тестирование почвенных водных вытяжек, что имеет лишь опосредованное отношение к состоянию трехфазной почвенной системы. Реальная токсичность почв может быть значительной из-за нерастворимых в воде загрязнителей.

Способ оценки степени загрязнения почвы тяжелыми металлами (SU 1092412, G01N 33/24; опубл. 15.05.1984) позволяет диагностировать степень загрязнения по изменению состава и структуры микробного сообщества почвы, при этом учитываются буферные свойства отдельных типов почв, а также природа загрязнителя и форма его попадания в почву.

Однако более значимой при тестировании почв является реакция высших растений, т.к. они создают фотосинтезирующий покров на поверхности, являющейся основой трофических отношений в биоценозах. В урбанизированных и техногенных ландшафтах растительный покров играет средообразующую роль, обеспечивает чистоту воздуха и природных вод. Поэтому при оценке биологической активности и токсичности почв и почвогрунтов приоритет следует отдать высшей растительности.

Экспресс-метод оценки пригодности почвы для выращивания сельскохозяйственных растений (РФ 2113712, G01N 33/24, A01G 7/00, опубл. 20.06.1998) оценивает степень пригодности почвы для данного вида растений по редукции функциональной активности корневой системы. В этом методе потеря воды включает не только поглощенную растением воду (корневая десукция), но и неучтенную физически испарившуюся воду. Доля физически испарившейся воды значительна и будет варьировать в зависимости от структурного состояния разных почв.

В комплексном способе оценки почв, загрязненных тяжелыми металлами и нефтью (RU 2501009 C1, G01N 33/24, опубл. 13.08.2012), наряду с микробиологическими и биохимическими показателями используется всхожесть семян редиса. Однако всхожесть семян не отражает способность растений к автотрофному питанию в условиях загрязненной корневой среды, а выполнение микробиологических и биохимических оценок требует высоких профессиональных навыков.

В ряде методик загрязненные почвы тестируют на основе реакции проростков растений. Так, способ оценки состояния загрязненных почв (RU 2006108153/12 А, А01В 79/00, опубл. 10.10.2007) основан на изменении длины корня и стебля растений. Но извлечение корня, очистка его от почвы сопровождается опасностью разрыва корней. Эту проблему решает применение вертикальных прозрачных контейнеров в запатентованном способе (RU 2460071 С2, G01N 33/24, опубл. 27.08.2012), при котором токсическое и стимулирующее действие оценивают по длине корней проростков. Однако при тестировании почв в контейнере не исключены ошибки, обусловленные малым объемом пробы, малым числом испытуемых растений. Методика не учитывает влияние агрегатного состояния почв.

Наиболее близкими к заявленному способу оценки состояния почв и почвогрунтов является методика выполнения измерений всхожести семян и длины корней проростков высших растений для определения токсичности техногенно загрязненных почв (ФР.1.39.2006.02264 М-П-2006). Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 22030:2005 «Качество почвы. Биологические методы. Хроническая токсичность высших растений» (ISO 22030:2005 «Soil quality. Biological methods. Chronic toxicity in higher plants»).

Эта методика не лишена недостатков, она сопоставляет загрязненные почвы с контролем, однако выбор контроля в природно-техногенных ландшафтах, как правило, затруднен. Загрязненные и незагрязненные почвы должны быть полностью идентичны по комплексу свойств, исключая загрязнитель; но в случае изучения состояния почвогрунтов задача становится не решаемой. Предлагаемый в методике способ подготовки контроля путем смешивания разных грунтов не дает эталона для сравнения, т.к. составляющие могут сильно отличаться по свойствам, будут невоспроизводимыми в другом эксперименте. Длительное культивирование растений (до образования семян) выдвигает на первое место обеспеченность питательными веществами, что становится неучтенным фактором при тестировании разных почвогрунтов.

Задачей создания изобретения является разработка простого, достоверного по результатам способа оценки биологической активности и токсичности почв и почвогрунтов, свободного от недостатков прототипа.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в формуле изобретения, общих с прототипом, таких как способ оценки биологической активности и токсичности почв и техногенных почвогрунтов с использованием высших растений, которые выращивают на почвенных пробах, и отличительных существенных признаков, таких как в качестве тест культуры используют растения кресс-салата Lepidium sativum L., культивируемого на вермикулите с раствором Кнопа, растения выращивают в течение 10-12 дней, проводят замеры высоты и массы, в растительном экстракте определяют редокс-активность, при отсутствии достоверных различий с тест-контролем по высоте, массе и редокс-активности делают вывод о хорошей биологической активности и отсутствии токсичности почвы по следующим критериям: при снижении показателей развития кресс-салата на 10-30% состояние почвы или почвогрунта по сравнению с вермикулитом считать удовлетворительным; при снижении на 30-50% - неудовлетворительным; а при уровне снижения показателей более 50% считать экологически опасным или при повышении редокс-активности растительного экстракта на 10-30% относительно тест-контроля считать почву или почвогрунт умеренно токсичным; при повышении на 30-50% - сильно токсичным; а при уровне повышения показателя более 50% считать экологически опасным.

Предлагаемый способ фитотестирования устраняет недостатки прототипа. Основой «изобретательского шага» предлагаемого решения является выбор культуры для оценки биологической активности и токсичности почв и почвогрунтов, выбор воспроизводимого тест-контроля, выбор показателей тест-культуры, которые комплексно отражают экологическое состояние оцениваемого объекта.

Техническим результатом вышеперечисленной совокупности существенных признаков является упрощения процесса, снижение времени тестирования и обеспечение точности результатов на основе выбора тест-культуры, воспроизводимого тест-контроля и статистической обработки данных.

Преимуществом заявляемого способа является расширение сферы его применения в отношении разных техногенных почвогрунтов, выполняющих функции почв на урбанизированных и промышленных территориях.

Изобретение иллюстрируется экспериментальными данными, которые нашли отражение в графиках на Фиг. 1-16 описания.

Известны основные свойства почв, обеспечивающие максимальную продуктивность природных фитоценозов и культурных растений: реакция среды, близкая к нейтральной, высокое содержание и благоприятный состав гумуса, доступность питательных элементов, водопрочная зернистая или комковатая структура и т.д.

Отличительной особенностью предлагаемого решения является использование кресс-салата Lepidium sativum L. для тестирования почв. Неблагоприятные почвенные свойства способствовала снижению высоты и массы кресс-салата. Данная культура показала положительную реакцию на содержание гумуса (фиг. 1) и питательных веществ (фиг. 2, 3), сумму оснований (фиг. 4); отрицательную реакцию - на щелочную и кислую среду (фиг. 5), на подвижность тяжелых металлов (фиг. 6, 7), присутствие солей, на избыток фракции крупного песка (фиг. 8). Подобные зависимости проявились и при оценке состояния городских почв; коэффициенты корреляции массы и высоты кресс-салата с гумусом, рНсол, подвижными фосфатами и калием составляли 0,75-0,98. Одновременно растение показало повышенную отзывчивость на почвенные свойства по сравнению с показателями биохимической активности (интенсивность дыхания, активность каталазы).

Неблагоприятные почвенные условия вызывают в растениях развитие окислительного стресса; адаптация идет путем активизации внутриклеточной антиоксидантной системы. В экспериментах с кресс-салатом при подкислении, засолении, подщелачивании и загрязнении тяжелыми металлами корневой среды установлено повышение редокс-активности экстрактов этих растений (фиг. 9, 10), установленной методом Петта-Прокашева (Практикум по физиологии растений, изд. «Колос» М., 1972, с. 198).

Для практического применения метода фитотестирования требуется наличие эталона сравнения - тест-контроля, относительно которого будет оцениваться состояние трансформированных почв и почвоподобных образований. Свойства зональных типов почв (дерново-подзолистые, подзолистые, подзолы) не способны обеспечить высокую продуктивность фитоценозов. Другой отличительной особенностью предлагаемого решения является то, что тест-контролем служит корневой субстрат, представляющий собой вермикулит с питательным раствором Кнопа. Вермикулит не образует нерастворимых соединений со всеми компонентами питательного раствора, при правильном применении не пересыхает и не переувлажняется. Раствор Кнопа содержит необходимые элементы питания. На тест-контроле растения 10-дневного возраста по массе и высоте превысили растения, культивированные на черноземе и темно-серой почве (фиг. 11, 12).

Редокс-активность растений существенно возросла на пробе из гумусово-элювиального горизонта серой почвы (фиг. 13); в данном случае может иметь место реакция растений на избыток протонов либо в кислой почве повышены подвижность и токсичность алюминия и марганца.

Пример осуществления изобретения.

Операции по определению биологической активности и токсичности почв и техногенных почвогрунтов состоят в следующем.

Отбирают пробы почвы или почвогрунта в трехкратной повторности, для каждой повторности отбирают средневзвешенный образец из пяти точек методом конверта.

Исследуемые почвы и почвогрунты для удаления крупных фрагментов должны быть просеяны сквозь сито с отверстиями размером 5 мм и тщательно перемешаны. При необходимости почва может быть перед просеиванием высушена на воздухе без подогрева. У почв определяют полную влагоемкость. В качестве тест-контроля применяют вермикулит.

Вегетационными сосудами являются полистироловые контейнеры (высота - 50 мм, площадь нижнего поперечного сечения (дна) - 50 мм ×80 мм и площадь верхнего поперечного сечения - 70 мм ×95 мм). Просеянную навеску почвы (100 г) помещают в контейнер, уплотнение достигается путем постукивания контейнера с почвой о поверхность стола. Почву полить, не допуская размыва поверхности; норма полива - 60% полной влагоемкости. Уровень заполнение стакана вермикулитом - не достигая 20 мм до края; в стакан с вермикулитом добавить 25 мл раствора Кнопа.

Взять навески семян по 0,5 г кресс-салата Lepidium sativum L. В каждой коробочке навеска семян распределяется равномерно по поверхности почвы. Затем семена засыпать сухой почвой (или вермикулитом на тест-контроле) слоем 0,5-0,7 мм. Плоским уплотнителем слегка прижать семена к влажной почве. Взвесить стаканы, прикрыть не плотно крышкой и оставить до начала прорастания семян; затем снять крышку и поместить в освещаемые условия.

Температура, влажность и освещение должны быть нормальными для роста тест-культуры Lepidium sativum L (температура 23±3°С, световой день - около 16 часов). Испытания проводят в фитотроне, камере для прорастания или теплице.

Если количество всходов на опытном образце оказалось значительно меньше, чем на тест-контроле, следует равномерно удалить часть растений на вермикулите (осторожно вырезать под корень). Учесть низкую всхожесть семян как проявление токсичности и низкой биоактивности почвы (почвогрунта). Следующий полив приурочить к периоду получения всходов; норму полива рассчитать по потере воды (в том числе на тест-контроле). В дальнейшем все варианты поливать водой очень умеренно, не допуская увядания растений.

Через 10-12 дней роста кресс-салата Lepidium sativum L провести замеры его высоты и массы (на весах с точностью до 0,001 г) 20-30-ти растений, срезая их на уровне поверхности почвы (вермикулита).

Для определения редокс-активности 2 г листьев поместить в фарфоровую ступку и растереть с 20 мл 5%-ного раствора метафосфорной кислоты до состояния однородной кашицы, которую переносят в мерную колбу на 50 мл, смывая ступку остатком кислоты. Доводят колбу до метки дистиллированной водой. Перемешивают, настаивают 5 мин, затем взбалтывают и фильтруют через сухой складчатый фильтр в сухую колбу. Наливают 10 мл фильтрата в колбочку на 50 мл, добавляют 2-3 капли 15%-ного KI, 5 капель 1%-ного раствора крахмала и титруют из бюретки 0,001 н. раствором KIO3 до слабо синего окрашивания, сохраняющегося одну минуту. Для каждого варианта опыта провести не менее 3 определений (повторностей).

При большом количестве вариантов опыта растительную массу для определения редокс-активности лучше зафиксировать в лиофильной сушке, далее работать с фиксированным материалом. Расчет редокс-активности:

общая редокс-активность (мл 0,001 н. раствора KIO3) = b * M * 100 / m * n, где b - количество йодата калия (мл), израсходованного на титрование; М - общий объем экстракта (мл), m - объем экстракта, взятого на титрование (мл); n - навеска растительного материала (г).

В результате проведенного эксперимента получены три показателя (высота одного растения, масса одного растения и редокс-активность растительного экстракта) с определенной повторностью. Результаты опыта подвергают математической обработке. Отличие средней массы и средней высоты одного растения, выращенного на почвенных пробах, от тест-контроля обосновать параметрическими и/или непараметрическими тестами. Оценку достоверности различий редокс-активности растений, выращенных на почве или почвогрунте, с тест-контролем проводят на основе дисперсионного анализа.

Критерии оценки биологической активности и токсичности исследуемого почвенного материала основаны на том, что по сравнению с вермикулитом растения на черноземе (самая плодородная почва в регионе) имели высоту и массу ниже на 30%, чем тест-контроль. Поэтому при снижении показателей развития кресс-салата на 10-30% состояние почвы или почвогрунта считать удовлетворительным; при снижении на 30-50% - неудовлетворительным; а при уровне снижения показателей более 50% считать экологически опасным.

Информацию о токсичности почв следует уточнять на основе редокс-активности растительных экстрактов. Достоверное превышение относительно тест-контроля позволяет утверждать о токсичности почвенного объекта, вызывающего активизацию антиоксидантной системы растений. При повышении редокс-активности растительного экстракта на 10-30% считать почву или почвогрунт умеренно токсичным; при повышении на 30-50% - сильно токсичным; а при уровне повышения показателя более 50% считать экологически опасным. При этом следует учитывать, что при очень сильном угнетении растений (по высоте и массе) редокс-активность может не возрастать, как это установлено при высоком загрязнении почв тяжелыми металлами. В этом случае растения не справлялись со сверхпродукцией активных форм кислорода, их антиоксидантная система была подавлена.

При фитотестировании почвенного покрова жилого района многоэтажной застройки г. Перми установлено, что выращенный на городских почвах кресс-салат Lepidium sativum L отличался от тест-контроля только в сторону ухудшения показателей развития (фиг. 14, 15). Понижение высоты растений в 3 вариантах (пробы 4, 5, 12) и понижение массы в 6 вариантах (пробы 4, 5, 12, 20, 22, 33) показало неудовлетворительный уровень экологического состояния почв (понижение в пределах 33-50%).

В соответствии с редокс-активностью растительных экстрактов в 12 вариантах проявилась токсичность почв, из них в 5-ти - сильная токсичность; а в 7-ми вариантах показатель был повышен на 53-75%, что позволяет утверждать о накоплении в почвах загрязнителей (тяжелые металлы, соли, нефтепродукты) до экологически опасного уровня.

Данное описание рассматривается как материал, иллюстрирующий изобретение, сущность которого и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле изобретения, совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.

Способ оценки биологической активности и токсичности почв и техногенных почвогрунтов с использованием высших растений, которые выращивают на почвенных пробах, отличающийся тем, что в качестве тест-культуры используют растения кресс-салата Lepidium sativum L., культивируемого на вермикулите с раствором Кнопа, растения выращивают в течение 10-12 дней, проводят замеры высоты и массы, в растительном экстракте определяют редокс-активность, при отсутствии достоверных различий с тест-контролем по высоте, массе и редокс-активности делают вывод о хорошей биологической активности и отсутствии токсичности почвы по следующим критериям: при снижении показателей развития кресс-салата на 10-30% состояние почвы или почвогрунта по сравнению с вермикулитом считать удовлетворительным; при снижении на 30-50% - неудовлетворительным; а при уровне снижения показателей более 50% - считать экологически опасным или при повышении редокс-активности растительного экстракта на 10-30% относительно тест-контроля считать почву или почво-грунт умеренно токсичным; при повышении на 30-50% - сильно токсичным; а при уровне повышения показателя более 50% - считать экологически опасным.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для взятия проб почвенных растворов в естественных условиях, а также при отборе почвенных растворов на избыточно увлажнительных почвах, занятых рисовыми чеками.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при выполнении работ по инъекционному закреплению образцов грунта в лабораторных условиях.

Изобретение относится к области геоэкологии и может быть использовано для оценки экологической ситуации при хроническом и аварийном загрязнении почвы тяжелыми металлами по анализу активности фермента дегидрогеназы в почве.

Изобретение относится к области почвоведения, а именно к агрохимии, и предназначено для оценки концентрации гумуса в образцах черноземных почв петромагнитным методом.

Изобретение относится к экологии и предназначено для оценки состояния температуры параметров почвы в многолетнемерзлых, глинистых, скальных и каменистых грунтах. Для этого размещают почвенные датчики температуры почвы на разных глубинах с определенным шагом в целевых скважинах, пробуренных в многолетнемерзлых, глинистых, скальных и каменистых грунтах без промывки, с последующей их засыпкой, регистрируют информацию об измеренной каждым датчиком температуре почвы и передают информацию от датчиков в базу данных на удаленном сервере.

Лизиметр // 2613882
Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано при балансовых исследованиях на мелиорируемых землях, в частности, для определения инфильтрации поливных, талых и дождевальных вод.

Изобретение относится к способу управления добычей углеводородов при осуществлении наблюдения за коллектором с использованием данных о скученных изотопах, данных об инертных газах или сочетания данных о скученных изотопах и инертных газах.
Изобретение относится к области экологии, а именно к определению суммарной фитотоксичности почвы методом биоиндикации. Для этого проводят биотестирование почвы по активности целлюлозоразлагающих микроорганизмов.

Изобретения относятся к области сельского хозяйства. В способе получают водные пробы, извлекаемые из множества всасывающих зондов, размещенных на различных глубинах в почвенном субстрате, включая зону функционирования корневой системы видов растений в данном почвенном субстрате.

Изобретение относится к области экологии, а именно к выявлению признаков природных катастроф, и может найти применение при оценке опасности поражения территорий лавинообразным потоком.

Группа изобретений относится к прозрачному мерзлому грунту, способу его получения и применению. Прозрачный мерзлый грунт получают из фторсодержащего полимера, кубикового льда и бесцветной поровой жидкости. Количество фторсодержащего полимера, кубикового льда и бесцветной поровой жидкости рассчитывают согласно условиям испытаний и размерам проб. Фторсодержащий полимер, представленный частицами неправильной формы диаметром ≤0,074 мм из тефлона AF 1600 с коэффициентом преломления 1,31 и плотностью 2,1-2,3 г/см3, подвергают очистке от примесей и сушат в сушильном шкафу. Кубиковый лед получают путем раздавливания целого блока льда с диаметром частиц ≤0,074 мм. Бесцветная поровая жидкость представлена водой. Смешивают сначала фторсодержащий полимер и кубиковый лед, равномерно перемешивают в криогенной лаборатории при температуре от -6,0°С до -8,0°С, загружают в форму по 2-3 партии для приготовления пробы и утрамбовывают слой за слоем. Затем в форму добавляют воду, и она заполняет промежутки между частицами фторсодержащего полимера и кубиковым льдом. Устройство вакуумирования используют для удаления остаточных пузырьков в пробе, чтобы она достигла полностью насыщенного состояния. Пробу помещают в плотномер для затвердевания со значением степени переуплотнения 0,8-3 и загружают в криогенный бокс при температуре -20°С, где замораживают на 48 часов, чтобы получить прозрачный мерзлый грунт, имитируя насыщенную мерзлую глину, физические свойства которой следующие: плотность - 1,63-2,1 г/см3, удельная масса - 16-21 кН/м3 и значение степени переуплотнения - 0,8-3; а механические свойства следующие: угол внутреннего трения - 19-22°, связность - 1-3 кПа, модуль упругости - 5-9 МПа и коэффициент Пуассона - 0,2-0,3. Применяют прозрачный мерзлый грунт в модельном испытании направленного взрывания мерзлого грунта, в испытании оползания модели мерзлого грунта дорожной насыпи вследствие оттаивания. Прозрачный мерзлый грунт, полученный по настоящему изобретению, может имитировать свойства естественной прозрачной мерзлой глины, эффективно используется в модельных испытаниях в инженерной геологии, обладая точными результатами измерений, и может наглядно показать внутреннюю деформацию грунтового массива. Он низкозатратен и прост в эксплуатации. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к прозрачному мерзлому грунту, способу его получения и применению. Прозрачный мерзлый грунт получают из фторсодержащего полимера, кубикового льда и бесцветной поровой жидкости. Количество фторсодержащего полимера, кубикового льда и бесцветной поровой жидкости рассчитывают согласно условиям испытаний и размерам проб. Фторсодержащий полимер, представленный частицами неправильной формы диаметром 0,25-2,0 мм из тефлона AF 1600 с коэффициентом преломления 1,31 и плотностью 2,1-2,3 г/см3, подвергают очистке от примесей и сушат в сушильном шкафу. Кубиковый лед получают путем раздавливания целого блока льда с диаметром частиц 0,1-0,5 мм. Бесцветная поровая жидкость представлена водой. Сначала фторсодержащий полимер и кубиковый лед равномерно перемешивают в криогенной лаборатории при температуре от -6,0 до -8,0°С, загружают в форму по 2-3 партии для приготовления пробы и утрамбовывают слой за слоем. Затем в форму добавляют воду, и она заполняет промежутки между частицами фторсодержащего полимера и кубиковым льдом. Устройство вакуумирования используют для удаления остаточных пузырьков в пробе, чтобы она достигла полностью насыщенного состояния. Пробу загружают в криогенный бокс при температуре -20°С и замораживают на 48 часов, чтобы получить прозрачный мерзлый грунт, имитируя насыщенный мерзлый песчаный грунт, физические свойства которого следующие: плотность - 1,53-2,0 г/см3, удельная масса - 15-20 кН/м3 и относительная плотность - 20-80%; а механические свойства следующие: угол внутреннего трения - 30-31°, модуль упругости - 8-61 МПа и коэффициент Пуассона - 0,2-0,4. Применяют прозрачный мерзлый грунт в модельном испытании направленного взрывания мерзлого грунта и в испытании оползания модели мерзлого грунта дорожной насыпи вследствие оттаивания. Прозрачный мерзлый грунт, полученный по настоящему изобретению, может имитировать свойства естественной прозрачной мерзлой глины, эффективно используется в модельных испытаниях в инженерной геологии, обладая точными результатами измерений, и может наглядно показать внутреннюю деформацию грунтового массива. Он низкозатратен и прост в эксплуатации. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к исследованию деформационных и прочностных свойств грунтов при инженерно-геологических изысканиях в строительстве. Способ включает деформирование образца грунта природного или нарушенного сложения в условиях трехосного осесимметричного гидростатического и последующего девиаторного нагружения, дающих возможность ограниченного бокового расширения образца грунта, близкого к реальным условиям, затем после установления условной стабилизации при статическом режиме достижением скорости деформирования образца, соответствующей условной стабилизации деформации образца на данной ступени деформирования, переходят поочередно на следующие ступени испытания, а по окончании испытаний, по конечным результатам, полученным на каждой из ступеней испытания, строят график зависимости относительной осевой деформации от осевых напряжений и определяют искомые характеристики грунта, причем после стабилизации деформаций гидростатического нагружения выполняют контролируемое девиаторное нагружение, первая часть которого - дозированное кинематическое нагружение с управляемой скоростью деформации и ограничением по приращению осевых напряжений, а вторая часть - стабилизация напряженно-деформированного состояния образца в режиме ползучести - релаксации напряжений по условной стабилизации модуля общей деформации, многократно повторяя нагружения и стабилизацию до достижения предельного напряженного состояния, а далее продолжают (при необходимости) только кинематическое нагружение до величины предельной относительной осевой деформации. Достигается ускорение испытаний при определении различных характеристик любых разновидностей нескальных грунтов. 1 пр., 4 ил.

Изобретение относится к области исследования механических характеристик грунтов в лабораторных условиях. Новым в способе является то, что вначале в специальном решетчатом поддоне изготавливают включения кубической формы, уплотнение породы производят методом вибрации, после чего включения замораживают до заданной экспериментом температуры, затем поддон с ячейками разбирают, вынимают включения, выдерживают их при комнатной температуре некоторое время до появления конденсата на поверхности для лучшего сцепления со связующим, перемешивают включения со связующим - породами месторождения, помещают перемешанные включения со связущим в специально изготовленную разъемную цилиндрическую форму (гильзу), после чего гильзу с породой устанавливают в климатическую камеру и замораживают до температуры, соответствующей температуре породы в массиве, применительно к различным периодам года, и выдерживают в холодильной установке до тех пор, пока температура в центре образца с установленным в нем термодатчиком не уравняется с заданной. Достигается возможность изготовления образцов, структурно сопоставимых с взорванным массивом горных пород, позволяющих определить на них сопротивление срезу грунта методом одноплоскостного среза. 2 ил.

Группа изобретений относится к области сельского хозяйства, в частности к автоматизированным оптико-электронным системам определения содержания питательных веществ в почве. В способе содержание и концентрации основных питательных элементов в почве (азота, фосфора и калия) определяют пропорционально цветовым оттенкам спектра, фиксируемым цветной видеокамерой при сгорании в пламени образцов почвы, отобранных в процессе движения трактора с устройством по полю, с последующей обработкой сигнала видеокамеры на бортовом компьютере. Устройство содержит установленные в передней части трактора подвижную и неподвижную рамы, соединенные осью. На подвижной раме жестко закреплены почворез, отражающие экраны-уплотнители, и ось, на которой крепится устройство для забора почвы с рабочим и направляющим цилиндрами. Передвижение подвижной рамы относительно неподвижной рамы осуществляется гидроцилиндром. В верхней части рабочей камеры, где расположено устройство для забора почвы, между рабочим и направляющим цилиндрами устанавливают газовую горелку, напротив которой в боковой стене барабана устройства для забора почвы расположено отверстие, защищенное жаропрочным стеклом, за которым снаружи закреплена закрытая защитным кожухом цветная видеокамера. Изобретения обеспечивают автоматизацию процесса определения содержания питательных веществ в почве. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области инженерных изысканий. В способе определения границ пластичности грунтов, заключающемся в определении удельного сопротивления одного образца грунта, имеющего известные значения показателей wm и kw линейной зависимости влажности грунта на границе текучести от числа пластичности WL=wm+kw⋅Iр, при степени влажности 0,97-0,98, погружению конусного индентора с углом 30° при вершине и определении по формулам влажности грунта на границе текучести и на границе раскатывания, образец грунта помещают в цилиндрическую камеру диаметром не менее 60 мм и высотой не менее 45 мм и размещают соосно вершине конуса индентора, а погружение конусного индентора производят с постоянной скоростью, равной 120 мм/мин, на глубину до 35 мм и с регистрацией величины сопротивления грунта через каждые 0,01 мм погружения конусного индентора с дискретностью не более 2,0 Н, при этом в полученном массиве значений сопротивления образца грунта погружению конусного индентора выделяют диапазон инвариантных значений сопротивления грунта погружению конусного индентора из заданного соотношения, а определение влажности грунта на границе текучести и на границе раскатывания производят на основании заданных расчетных зависимостей. Достигается упрощение и ускорение определения границ пластичности грунтов, исключение влияния на результаты определений субъективных факторов, возможность оценки погрешности определения удельного сопротивления грунта пенетрации при испытании одного образца грунта. 1 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для испытания массива армированного щебеночными вертикальными элементами слабого грунта. Для этого определяют деформируемость основания армированного слабого грунта. Способ включает в себя компрессионное сжатие штампом образца грунта с армирующим элементом и измерение параметров грунта, по которым судят о деформируемости основания. Компрессионное сжатие образца производят после погружения в грунт массива основания соосно армирующему щебеночному элементу металлической трубы, длиной, равной длине армирующего элемента, диаметром, равным их шагу в массиве грунта основания, с образованием образца из армирующего щебеночного элемента, окруженного слоем уплотненного грунта и слоем естественного грунта, ограниченного стенкой трубы, а компрессионное сжатие осуществляют путем воздействия штампа на образец с одновременным измерением параметров грунта образца, и определением модуля деформации грунта, по которому судят о сжимаемости всего массива основания. Изобретение обеспечивает достоверное и точное определение сжимаемости армированного массива под фундамент зданий и сооружений расчетным способом. 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к земледелию, и может быть использовано для оценки степени деградации черноземной почвы и выбора оптимального способа ее основной обработки. Для этого измеряют агрофизические показатели почвы и по значениям плотности, твердости и структуры оценивают степень выпаханности почвы. Отбор почвенных проб производят за 10-15 дней до уборки сельскохозяйственных культур на прямоугольных элементарных участках с соотношением сторон 1:2 и площадью 2-10 га с шагом 50-100 м по средней линии участка вдоль его длинной стороны, при этом степень выпаханности S определяют по зависимости: где а1, а2, а3 - эмпирические коэффициенты: a1 = (0,83 - для пропашных культур, 0,97 - для зерновых и зернобобовых, 1,16 - для многолетних трав), см3/г, а2 = (0,75 - для пропашных культур, 0,93 - для зерновых и зернобобовых, 1,22 - для многолетних трав), см2/г, а3 = (0,8 - для пропашных культур, 1,0 - для зерновых и зернобобовых, 1,2 - для многолетних трав), 1/%, d - плотность почвы, г/см3; Т - твердость почвы, г/см2; С - структура почвы, содержание агрегатов >10 мм, %. Обработку черноземной почвы проводят с учетом полученных показателей, а именно: при значениях проводят мелкую мульчирующую, совмещенную с посевом предпосевную минимальную обработку или нулевую, при проводят безотвальную и/или комбинированную разноглубинную обработку почвы, при проводят отвальную обработку почвы. Изобретение обеспечивает повышение экономической эффективности основной обработки почвы и снижение расхода горюче-смазочных материалов при возделывании сельскохозяйственных культур на черноземных почвах. 1 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области геологии и может быть использовано для оценки скорости осадконакопления карбонатных отложений. Сущность: измеряют магнитную восприимчивость карбонатных пород на разных стратиграфических уровнях или участках разреза. Строят графики или карты значений, обратных магнитной восприимчивости, по которым судят о качественной вариации скоростей осадконакопления. Скорости осадконакопления на произвольном уровне (интервале) разреза рассчитывают с учетом значений магнитной восприимчивости и скоростей осадконакопления, соответствующих эталонным интервалам разреза, и измеренных значений магнитной восприимчивости. Технический результат: точное определение скорости осадконакопления для любого уровня или участка карбонатной формации. 3 ил.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к экологии пчеловодства. Способ включает отбор точечных почвенных проб согласно «розе ветров», выполняемый послойно, через каждые 50 см, на глубину до 150 см, на пасеках, расположенных в промышленной зоне, и на пасеках фоновой зоны, не имеющих промышленных выбросов экологических токсикантов. В ходе способа получают стандартные эталонные образцы диатомей почв, осуществляя моделирование процесса взаимодействия диатомей почв фоновой зоны с промышленными выбросами (пестицидами, тяжелыми металлами, нефтью и нефтепродуктами) в лабораторных условиях. Почвенные пробы подготавливают путем очищения диатомовых водорослей, содержащихся в пробе от примесей фильтрованием, промыванием кислотой с последующим кипячением, промыванием от кислоты дистиллированной водой, отстаиванием и фильтрацией. Приготовление препаратов диатомей осуществляют путем фиксации панцирей диатомей в смоле Кольбе, проводят видовую идентификацию таксонов диатомовых водорослей и оценку обилия диатомовых водорослей с последующим сравнением состояния диатомовых водорослей опытного участка (предположительно загрязненного) с контрольным (фоновое состояние почвы). Способ обеспечивает повышение точности определения загрязняющих веществ и уровня их сосредоточения в почве пасеки. 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области экологии, а именно используется при биомониторинге состояния почв в естественных и экологически неблагоприятных экосистемах, вызванных разнообразными загрязнениями. Для этого проводят оценку биологической активности и токсичности почвы по состоянию кресс-салата Lepidium sativum L., выращенного на пробах почв и тест-контролем на вермикулите с питательным раствором Кнопа. Оценку проводят по показателям развития 10-12-дневных растений, при этом сравнивают высоту и массу растений, а также редокс-активность растительного экстракта, которая повышается при токсичности корневой среды. При этом снижение показателей кресс-салата или повышение редокс-активности растительного экстракта на 10-30 характеризует удовлетворительное состояние почвы, снижение на 30-50 - неудовлетворительное, при уровне ниже 50 - экологически опасное. Изобретение обеспечивает упрощение способа оценки, снижение времени тестирования и обеспечение точности результатов для статистической обработки данных для оценки качества почв и почвогрунтов урбанизированных и промышленных территорий разных техногенных почвогрунтов, выполняющих функции почв на урбанизированных и промышленных территориях. 16 ил., 1 пр.

Наверх