Способ биохимического контроля эффективности рекультивации нарушенных и загрязненных тундровых почв

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Предложен способ биохимического контроля эффективности рекультивации нарушенных и/или загрязненных тундровых почв, включающий отбор проб и анализ активности фермента дегидрогеназы спектрофотометрическим методом. После чего, результаты анализа фермента подвергают статистической обработке. Способ позволяет корректно и оперативно контролировать эффективность рекультивации нарушенных и/или загрязненных тундровых почв. 3 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды на территориях функционирования объектов газовой промышленности и может быть использовано при биохимическом контроле эффективности рекультивации нарушенных и/или загрязненных тундровых почв. Здесь под нарушенными почвами понимаются почвы с отсутствием верхнего плодородного слоя вследствие механического воздействия на почвенно-растительный покров при проезде техники, связанной с осуществлением геологоразведки, бурением скважин и обустройством промыслов в газовой промышленности. В то время как загрязненные почвы - это почвы, подверженные хроническому или аварийному загрязнению жидкими углеводородами: газовым конденсатом или нефтью.

Известен способ контроля эффективности рекультивации нарушенных тундровых почв при добыче газа путем создания плодородного слоя с применением смеси торфа и песка [см. Андреев О.П., Ставкин Г.П., Левинзон И.Л., Перепелкин И.Б., Лобастова С.А. Защита и восстановление земель и ландшафтов Крайнего Севера при добыче газа // Экология и промышленность России. 2003. Июнь. С. 4-9].

Существенным недостатком данного способа является визуальный контроль эффективности рекультивации нарушенных почв по произрастанию на них растительности в течение 5-10 лет, что не позволяет оперативно и в широких масштабах оценить процесс восстановления плодородия почвы.

Известен способ контроля эффективности рекультивации нарушенных тундровых почв различного гранулометрического состава посредством анализа в них активности дегидрогеназы на территориях функционирования объектов газовой промышленности [Патент РФ на изобретение №2491137. Способ контроля эффективности рекультивации нарушенных тундровых почв различного гранулометрического состава посредством анализа активности дегидрогеназы. Арно О.Б., Арабский А.К., Башкин В.Н., Галиулин Р.В., Галиулина Р.А., Маклюк О.В., Припутана И.В.].

Существенным недостатком данного способа является контроль эффективности рекультивации нарушенных тундровых почв с учетом всего лишь одной таксономической или классификационной единицы такой, как разновидности почв, определяемой по гранулометрическому составу верхних почвенных горизонтов и почвообразующих пород. В то время как почвы различаются не только по разновидностям, но и по видам - степени подзолистости, глубине и степени гумусированности, степени засоленности и т.д., родам - составом почвообразующих пород, химизмом грунтовых вод и т.д., подтипам - по проявлению основных и налагающих процессов почвообразования, и, наконец, по типам - однотипностью поступления органических веществ и процессов их превращения и разложения, однотипным комплексом процессов разложения минеральной массы и синтеза минеральных и органоминеральных новообразований, однотипным характером миграции и аккумуляции веществ и однотипным строением почвенного профиля и т.д. В результате отмеченный недостаток не позволяет оценить эффективность рекультивации в зависимости от различных таксономических единиц, т.е. разновидностей, видов, родов, подтипов и типов почв.

Известен способ контроля рекультивации почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, где в качестве критерия восстановления их плодородия используется подход по выращиванию многолетних трав [Лобачева Г.К., Карпов А.В., Макаров О.А., Филиппова А.И. Рекультивация земель, загрязненных продуктами нефтепереработки // Вестник ВолГУ. 2012. Серия 11. №1 (3). С. 58-64]. Так, если зарастание травами на загрязненном участке после его рекультивации составляет не менее 75% площади земель по сравнению с зарастанием травами на незагрязненном участке, то рекультивационные работы считаются законченными.

Существенным недостатком данного способа является длительность оценки эффективности рекультивации, что по данной технологии проводится путем посева и выращивания трав в 2 этапа: пробного этапа и спустя 1,5-2,0 года основного этапа. В результате отмеченный недостаток не позволяет оперативно и в широких масштабах контролировать эффективность рекультивации, в том числе загрязненных нефтью и нефтепродуктами почв.

Наиболее близкими к заявляемому способу по технической сущности выполнения самого процесса рекультивации являются способы получения гумата калия из местных торфов Ямало-Ненецкого автономного округа и оценки эффективности рекультивации нарушенных тундровых почв посредством внесения местного торфа и гумата калия [Патент РФ на изобретение №2610956. Способ получения гумата калия из местных торфов Ямало-Ненецкого автономного округа. Арно О.Б., Арабский А.К., Башкин В.Н., Галиулин Р.В., Алексеев А.О., Галиулина Р.А., Мальцева А.Н., Ямников С.А., Николаев Д.С., Мурзагулов В.Р.; Патент РФ на изобретение №2611165. Способ оценки эффективности рекультивации нарушенных тундровых почв посредством внесения местного торфа и гумата калия. Арно О.Б., Арабский А.К., Башкин В.Н., Галиулин Р.В., Галиулина Р.А., Алексеев А.О., Ямников С.А., Николаев Д.С., Мурзагулов В.Р.].

Однако эти способы относятся к самому процессу рекультивации, а не к оценке результатов его реализации на конкретных территориях функционирования объектов газовой промышленности.

Целью предлагаемого изобретения является решение технической задачи биохимического контроля эффективности рекультивации нарушенных и/или загрязненных тундровых почв различных таксономических единиц, позволяющего оперативно и в широких масштабах провести оценку восстановления плодородия почв уже спустя один вегетационный сезон после начала рекультивации на территориях функционирования объектов газовой промышленности.

Данная техническая задача решена благодаря тому, что на первом этапе из типичного для конкретной территории пробного участка площадью 1 га отбирают 1 усредненный образец рекультивированной почвы, который характеризует процесс рекультивации на площади от 1 до 10 га при равнинном или слаборасчлененном рельефе местности. При этом отбор усредненного образца производится методом конверта, т.е. путем смешивания 5 отдельных проб, взятых из 5 точек. На втором этапе производят предварительную подготовку усредненного образца рекультивированной почвы для проведения биохимического контроля, путем ее воздушного высушивания до рассыпчатого состояния при комнатной температуре, очистки от твердых включений - камней и корней, измельчения и просеивания. На третьем этапе анализируют активность фермента дегидрогеназы спектрофотометрическим методом в отдельных навесках образца рекультивированной почвы, взятых в 6 кратной повторности. На четвертом этапе производят сравнение результатов анализа активности фермента дегидрогеназы в образцах рекультивированной почвы и результатов анализа активности фермента дегидрогеназы в образцах нарушенной и/или загрязненной почвы на момент начала рекультивации, взятых из базы данных, хранящейся в лаборатории, контролирующей процесс рекультивации. Для этого результаты анализов подвергают статистической обработке и оценивают существенность разности выборочных средних по t-критерию при 5% - t05, 1% - t01 и 0,1% - t001 уровнях значимости. При этом об эффективности рекультивации судят по статистически доказанной существенности разности между выборочными средними: активности фермента дегидрогеназы рекультивированной почвы и активности фермента дегидрогеназы нарушенной и/или загрязненной почвы. В случае, если разность между выборочными средними: активности фермента дегидрогеназы рекультивированной почвы и активности фермента дегидрогеназы нарушенной и/или загрязненной почвы оказывается несущественной, то на искомых территориях повторяют процесс рекультивации до полного восстановления плодородия нарушенной и/или загрязненной почвы с использованием местного торфа и получаемого из него гумата калия по технологии, описанной в патентах РФ на изобретение №2610956 и №2611165. При этом из всех местных месторождений торфа выбирают для проведения рекультивации торф, максимально соответствующий рекультивируемому участку по технологии, описанной в патенте РФ на изобретение №2491137.

Способ иллюстрируется фиг. 1, на которой представлена схема отбора 5 проб рекультивированной почвы в 5 точках пробного участка методом конверта для составления усредненного образца путем смешивания проб.

Фиг. 2, на которой показано оборудование и устройство для анализа активности фермента дегидрогеназы рекультивированной почвы.

Фиг. 3, на которой представлена карта-схема территорий функционирования объектов ООО «Газпром добыча Ямбург».

Способ осуществляют следующим образом: из типичного для конкретной территории пробного участка площадью 1 га отбирают 1 усредненный образец рекультивированной почвы, который характеризует процесс рекультивации на площади от 1 до 10 га при равнинном или слаборасчлененном рельефе местности. При этом отбор усредненного образца массой не менее 0,5 кг производится методом конверта, т.е. путем смешивания 5 отдельных проб, взятых из 5 точек, фиг. 1. Далее производят предварительную подготовку усредненного образца рекультивированной почвы для проведения биохимического контроля, путем ее воздушного высушивания до рассыпчатого состояния при комнатной температуре. Высушенный образец очищают от твердых включений - камней и корней, измельчают и просеивают через сито диаметром ячеек 2 мм. Затем определяют оставшуюся влажность образцов весовым методом [см. например, И.С. Кауричев, Н.П. Панов, М.В. Стратонович, И.П. Гречин, В.И. Савич, Н.Ф. Ганжара, А.П. Мершин. Практикум по почвоведению. М.: Колос, 1980. 272 с.]. После этого анализируют активность фермента дегидрогеназы спектрофотометрическим методом в отдельных навесках образца рекультивированной почвы, взятых в 6 кратной повторности.

При этом активность дегидрогеназы образцов почв анализируют с помощью модифицированной колбы Эрленмейера, 2, с коленчатым отростком, 4, фиг. 2. Для этого 1 г навески, отобранной в 6 кратной повторности, отдельно из каждого вышеназванного образца почвы помещают в модифицированные колбы Эрленмейера, 2. Затем в колбы последовательно добавляют 0,1 г тонко измельченного карбоната кальция, СаСО3, по 1 мл 1% водных растворов глюкозы, C6H12O6, и 2,3,5-трифенилтетразолийхлорида, бесцветное вещество, C19H15N4Cl, и всю эту реакционную смесь, 3, перемешивают. Далее в коленчатый отросток, 4, с помощью шприца вводят насыщенный щелочной раствор пирогаллола, С6Н3(ОН)3, в гидроксиде калия, KOH, для создания анаэробных условий. Колбы герметизируют стеклянными шлифованными пробками с использованием вакуумной смазки и ставят на инкубирование в термостат, 1, при 30°С на одни сутки.

После завершения инкубирования реакционной смеси в колбах производят из них 5 кратную по 4 мл экстракцию, образующегося 2,3,5-трифенилформазана, вещество красного цвета, C19H16N4, из 2,3,5-трифенилтетразолийхлорида с помощью этилового спирта, С2Н5ОН. Объединенные экстракты каждой навески доводят до объема 25 мл и измеряют оптическую плотность на спектрофотометре при длине волны λ=490 нм. Затем по заранее подготовленному калибровочному графику для различных количеств 2,3,5-трифенилформазана в этиловом спирте, например, 1-30 мкг/л, рассчитывают количество образованного вещества, выражаемое в единицах мг или мкг 2,3,5-трифенилформазана/г⋅сут и различающееся в различных вариантах с учетом оставшейся влажности образцов почвы.

Результаты анализа активности фермента дегидрогеназы в образце рекультивированной почвы и результаты анализа активности фермента дегидрогеназы в образце нарушенной и/или загрязненной почвы на момент начала рекультивации, взятых из базы данных, хранящейся в лаборатории, контролирующей процесс рекультивации, подвергают статистической обработке для оценки существенности разности выборочных средних по t-критерию при 5% - t05, 1% - t01 и 0,1% - t001 уровнях значимости [см. например, Б.А. Доспехов. Методика полевого опыта, с основами статистической обработки результатов исследований. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.]. При этом об эффективности рекультивации судят по статистически доказанной существенности разности между выборочными средними: активности фермента дегидрогеназы рекультивированной почвы и активности фермента дегидрогеназы нарушенной и/или загрязненной почвы. В случае, если разность между выборочными средними: активности фермента дегидрогеназы рекультивированной почвы и активности фермента дегидрогеназы нарушенной и/или загрязненной почвы оказывается несущественной, то на искомых территориях повторяют процесс рекультивации до полного восстановления плодородия нарушенной и/или загрязненной почвы с использованием местного торфа и получаемого из него гумата калия по технологии, описанной в патентах РФ на изобретение №2610956 и 2611165. При этом из всех местных месторождений торфа выбирают для проведения рекультивации торф, максимально соответствующий рекультивируемому участку по технологии, описанной в патенте РФ на изобретение №2491137.

Были проведены специальные исследования по биохимическому контролю эффективности рекультивации нарушенных и/или загрязненных тундровых почв территорий 12 и 13 лицензионных участков ООО «Газпром добыча Ямбург» на Тазовском полуострове, фиг. 3. Статистически была доказана эффективность рекультивации почвы из территории 12 по фактическому значению t-критерия при 5% - t05, 1% - t01 и 0,1% - t001 уровнях значимости, что позволяет считать территорию 12 полностью рекультивированной, таблица. Статистически не была доказана эффективность рекультивации почвы из территории 13 по фактическому значению t-критерия при 5% - t05, 1% - t01 и 0,1% - t001 уровнях значимости. В результате было сделано заключение о том, что территория 13 не полностью рекультивирована и на ней необходимо повторить процесс рекультивации до полного восстановления плодородия почвы с использованием местного торфа и получаемого из него гумата калия по технологии, описанной в патентах РФ на изобретение №2610956 и 2611165. При этом из всех местных месторождений торфа выбирают для проведения рекультивации торф, максимально соответствующий рекультивируемому участку по технологии, описанной в патенте РФ на изобретение №2491137.

Заявляемое техническое решение позволяет корректно и оперативно контролировать эффективность рекультивации нарушенных и/или загрязненных тундровых почв различных таксономических единиц, т.е. различающихся по разновидностям, видам, родам, подтипам и типам почв, на территориях функционирования объектов газовой промышленности. Все работы, кроме отбора проб, производятся в лабораторных условиях, и не зависят от погодных условий. Такой подход позволяет вести базу данных регулярных обследований рекультивированных территорий и планировать с опережением необходимые работы на участках для оптимальной корректировки на них хода процесса рекультивации.

Способ биохимического контроля эффективности рекультивации нарушенных и/или загрязненных тундровых почв, включающий отбор из типичного для конкретной территории пробного участка усредненного образца рекультивированной почвы методом конверта и ее предварительную подготовку для проведения биохимического контроля, отличающийся тем, что анализируют активность фермента дегидрогеназы спектрофотометрическим методом в отдельных навесках образца рекультивированной почвы, а результаты анализа активности фермента дегидрогеназы в образце рекультивированной почвы и результаты анализа активности фермента дегидрогеназы в образце нарушенной и/или загрязненной почвы на момент начала рекультивации, взятые из базы данных, хранящейся в лаборатории, контролирующей процесс рекультивации, подвергают статистической обработке для оценки существенности разности выборочных средних по t-критерию при 5% - t05, 1% - t01 и 0,1% - t001 уровнях значимости, при этом об эффективности рекультивации судят по статистически доказанной существенности разности между выборочными средними: активности фермента дегидрогеназы рекультивированной почвы и активности фермента дегидрогеназы нарушенной и/или загрязненной почвы, а в случае, если разность между выборочными средними: активности фермента дегидрогеназы рекультивированной почвы и активности фермента дегидрогеназы нарушенной и/или загрязненной почвы оказывается несущественной, то на искомых территориях повторяют процесс рекультивации до полного восстановления плодородия нарушенной и/или загрязненной почвы с использованием местного торфа и получаемого из него гумата калия.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к исследованию водосодержащих геологических структур. Представлен способ определения индексов структурного различия верхних зон заполнения Ордовикского известняка, согласно которому: сначала определяют три типа структур зоны заполнения, а именно структуру с непрерывным заполнением, структуру с прерывистым заполнением и структуру, свободную от заполнения; затем определяют индексы различия в соответствии с тремя типами структур зоны заполнения, включающие: величину q прорыва воды к скважине, величину расхода Q подземной воды и коэффициент K проницаемости участка Ордовикского известняка; затем соответственно определяют пороговые значения для каждого индекса в соответствии с различными водоупорными свойствами, соответствующими указанным трем структурам; причем индексы получают посредством нескольких этапов на основании расчета из заданных соотношений величин прорыва воды и коэффициента проницаемости для подземной скважины.

Изобретение относится к области инженерно-геологических изысканий и может быть использовано для определения фильтрационных свойств пород, что очень важно при проектировании и эксплуатации оросительных каналов.
Изобретение относится к области спектроскопических измерений и касается способа определения тяжелых металлов в почве. При осуществлении способа исследуемый образец почвы наносят слоем толщиной 5-10 микрон на атомно-гладкую поверхность кристалла меди, отжигают при температуре 150°С в течение 5 минут и помещают в вакуумную камеру с давлением остаточных газов на уровне 10-8 миллибар.

Изобретение относится к области изучения свойств смачивания. Для определения равновесной смачиваемости поверхности раздела пустотного пространства и твердой фазы образца горной породы получают трехмерное изображение внутренней структуры образца.

Изобретение относится к области изучения свойств смачивания. Для определения равновесной смачиваемости поверхности раздела пустотного пространства и твердой фазы образца горной породы получают трехмерное изображение внутренней структуры образца.

Изобретение относится к экологии и может быть использовано для мониторинга состояния нарушенных земель в районах освоения газовых месторождений Крайнего Севера. Для этого, после проведения рекультивации нарушенных земель, проводят комплексное исследование проб почвы рекультивированного и незагрязненного фонового участков.

Изобретение относится к газогеохимическим исследованиям грунтов и может быть использовано для решения геологических, геофизических, океанологических, акустических задач и инженерного проектирования.

Изобретение относится к геологии и может быть использовано при определении генезиса морских осадочных отложений, а именно мелкозернистых песчаников, алевролитов, алевроаргиллитов и аргиллитов.

Изобретение относится к геологии и может быть использовано при определении генезиса морских осадочных отложений, а именно мелкозернистых песчаников, алевролитов, алевроаргиллитов и аргиллитов.

Изобретение относится к области «Физики материального контактного взаимодействия» и касается способа определения на заданной глубине h>С/γ (м), где С (МПа) - удельное сцепление, γ (МН/м3) - удельный вес массива среды по зависимостям (МН/м3) и (МН/м3)соответственно в структурированном и нарушенном состоянии, где 1 ил..

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к прикладной экологии, занимающейся проблемой очистки почв, грунтов и территорий, загрязненных свинцом и цинком, и может найти применение при рекультивации отвалов предприятий, добывающих и перерабатывающих металлургическое сырье и энергоносители, другие полезные ископаемые, а также локально загрязненных территорий, подвергающихся воздействию антропогенных выбросов, содержащих свинец и цинк.

Изобретение относится к области разделения материалов, а именно к способам комплексной очистки грунтов и шламов, загрязненных ртутью, и может быть использовано для выделения металлической ртути, а также амальгамы и других соединений ртути.

Группа изобретений может быть использована в области переработки осадков сточных вод для снижения класса опасности механически обезвоженных осадков при их последующей утилизации.

Изобретение относится к области экологии и природопользования и может быть использовано для очистки почв на территориях урбанизированных и промышленных агломераций, а также почв сельскохозяйственного назначения, с целью снижения содержания в них токсичных концентраций тяжелых металлов, поступивших в результате хозяйственной деятельности человека.

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано для рекультивации земель, подвергнутых загрязнению нефтью и нефтепродуктами. Осуществляют применение отходов шерсти как сорбента нефтепродуктов.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для очистки загрязненных свинцом почв территорий промышленных предприятий, а также для повышения экологической устойчивости почвогрунтовых конструкций в городской среде и садово-огородных товариществах городских агломераций.
Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности, может быть использовано в аридных условиях для восстановления нефтезагрязненных земель. Способ восстановления нефтезагрязненных почв, характеризующийся определением ареала и глубины загрязнения почв, определением типа почвы, вида нефтяного загрязнения, отбором и проведением лабораторных исследований по определению концентрации нефти и нефтепродуктов, внесением в почву сорбента, в качестве которого используют рисовую шелуху, количество которой зависит от степени загрязнения почвы.

Способ очистки загрязненных локальных участков, в котором для очистки грунтовых вод по контуру бурят скважины. В скважинах располагают иглофильтры с образованием в грунте высококонцентрированного фильтрата воронкообразной формы.

Изобретение относится к утилизации бытовых и прочих органических отходов, а также к охране окружающей среды. Способ включает сортировку и удаление неразлагающихся со временем отходов, вывоз мусора за пределы жилого массива, вспашку после уборки сельскохозяйственных культур.

Изобретение относится к охране окружающей среды, а именно к применению избыточного активного ила очистных сооружений хозяйственно-бытовых сточных вод, характеризуется тем, что избыточный активный ил стабилизируют, уплотняют, обеззараживают и обезвоживают, устанавливают класс опасности, который не должен быть выше IV, определяют состав и концентрацию биогенных элементов в избыточном активном иле, проводят расчет дозы вносимого в почву избыточного активного ила и устанавливают достаточность усвояемых форм азота, фосфора и калия, устраняют дефицит калия в избыточном активном иле путем внесения в него калийных удобрений, проводят известкование нефтезагрязненных земель на кислых почвах до получения значений водородного показателя (pН), близких к нейтральным, вносят избыточный активный ил с калийными удобрениями в нефтезагрязненные земли под вспашку, производят орошение и поддержание почвы во влажном состоянии, проводят производственный контроль почвы.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Предложен способ биохимического контроля эффективности рекультивации нарушенных иили загрязненных тундровых почв, включающий отбор проб и анализ активности фермента дегидрогеназы спектрофотометрическим методом. После чего, результаты анализа фермента подвергают статистической обработке. Способ позволяет корректно и оперативно контролировать эффективность рекультивации нарушенных иили загрязненных тундровых почв. 3 ил., 1 табл.

Наверх