Способ биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтью, в лесостепных, степных, полупустынных зонах (варианты)

 

Использование: Изобретение относится к охране окружающей среды, в частности к биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтью в степных, лесостепных и полупустынных зонах, в районах добычи нефти и ее транспортировки, и может быть использовано в нефтяной промышленности и сельском хозяйстве. Сущность изобретения заключается в том, что для рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтью в слабой степени - 3 л/м², средней - 15 л/м², сильной - 30 л/м² в способе биологической рекультивации плодородных земель, включающем поэтапную, в течение нескольких лет агротехническую и фитомелиоративную очистку земель путем обработки ее сорбентом, рыхления, снегозадержания, культивации, внесения минеральных удобрений, боронования, посева азотсодержащих трав, запахивания зеленой массы на сидерат, в первый год и последующие два года проводят в определенной последовательности и сочетании агротехническую и фитомелиоративную операции с определенной протяженностью по времени и временам года в зависимости от степени загрязнения нефтью плодородных земель. 3 с. п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к охране окружающей среды, в частности к биологической рекультивации плодородных земель, в различной степени загрязненных нефтью в районах добычи и транспортировки нефти в зонах полупустынь, степей и лесостепей, и может быть использовано в нефтяной промышленности и сельском хозяйстве.

Известен способ рекультивации земель, загрязненных нефтью (авт.св. СССР N 1530116), включающий посев однолетних и многолетних трав, внесение фосфорных, калийных, азотных удобрений и раскислителей. Данный способ не предусматривает работ по временам года, отсутствует поэтапность, стадийность восстановления плодородных земель по годам, что в конечном результате не дает полного окончательного восстановления земель.

Известен также способ биологической рекультивации плодородных земель (Руководящий документ РД 39 0147103 365 86) Мин-во нефтяной промышленности ВНИИСПТнефть, 1987 г. согласованной Госагропром СССР 23.07.86. Гослесхоз СССР 16.07.86 и утвержденной первым зам. министра В.И. Игревским 18.11.86 на срок до 1.4.90.

Способ включает поэтапную, в течение нескольких лет агротехническую и фитомелиоративную очистку земель путем обработки ее сорбентом, рыхления, снегозадержания, культивации, внесения минеральных удобрений, боронования, посева азотсодержащих трав, запахивания зеленой массы на сидерат.

Однако данный способ не имеет четкой, последовательной технологии выполнения работ по временам года, в зависимости от степени загрязненности, от почвенно-климатических зон, ориентировочные сроки продолжительности процесса культивации, некоторые операции требуют больших экономических затрат.

В результате известный способ дает медленное и неэффективное восстановление плодородных земель, загрязненных нефтью в разной степени.

Технической задачей предполагаемого изобретения является более эффективная и ускоренная биологическая деградация углеводородов.

1. Поставленная задача для биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтью в слабой степени 3 л/м², решается за счет того, что в способе биологической рекультивации плодородных земель, включающем поэтапную, в течение нескольких лет агротехническую и фитомелиоративную очистку земель путем обработки ее сорбентом, рыхления, снегозадержания, культивации, внесения минеральных удобрений, боронования, посева азотсодержащих трав, запахивания зеленой массы на сидерат, в первый год проводят рыхление после загрязнения земель на глубину 25-27 см, культивацию ежемесячно после рыхления с апреля по ноябрь текущего года на глубину 10-12 см, посев азотсодержащих трав осуществляется после культивации в весенние месяцы с последующим прикатыванием, во второй год в апреле проводят боронование поперек посева и боронование покровное, после боронования проводят культивацию на глубину 10-12 см, затем посев азотсодержащих трав, прикатывание посевов с дискованием при начале цветения азотсодержащих трав, через месяц после дискования проводят запахивание зеленой массы на сидерат на глубину 20-25 см, в третий год в апреле производят покровное боронование, внесение минеральных удобрений производят после боронования, после внесения минеральных удобрений производят предпосевную культивацию, прикатывание участка после культивации, посев азотсодержащих трав с последующим прикатыванием посевов, запахивание зеленой массы на сидерат осуществляется в начале цветения трав на глубину 20-25 см.

2. Для биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтью в средней степени 15 л/м², в способе рекультивации плодородных земель, включающем поэтапную, в течение нескольких лет агротехническую и фитомелиоративную очистку земель путем обработки ее сорбентом, рыхления, снегозадержания, культивации, внесения минеральных удобрений, боронования, посева азотсодержащих трав, запахивания зеленой массы на сидерат, в первый год проводят рыхление на глубину 25-27 см, после рыхления в весенние месяцы проводят покровное боронование, культивацию проводят после рыхления в весенние, летние и осенние месяцы ежемесячно до ноября и после боронования в осенние месяцы ежемесячно до ноября, во второй год проводят покровное боронование в апреле, затем культивацию на 10-12 см, после культивации посев азотсодержащих трав, затем осуществляют прикатывание посевов и дискование в начале цветения трав, после дискования вносятся минеральные удобрения и через месяц запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 20-25 см, в третий год проводят покровное боронование в апреле, после боронования осуществляют предпосевную культивацию с последующим прикатыванием участка, после прикатывания производят посев азотсодержащих трав, затем осуществляют прикатывание посевов и в начале цветения азотсодержащих трав запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 20-25 см.

3. Для биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтью в сильной степени 30 л/м², в способе рекультивации плодородных земель, включающем поэтапную, в течение нескольких лет агротехническую и фитомелиоративную очистку земель путем обработки ее сорбентом, рыхления, снегозадержания, культивации, внесения удобрений, боронования, посева азотсодержащих трав, запахивания зеленой массы на сидерат, в первый год рыхление проводят на глубину 25-27 см, после рыхления осуществляют покровное боронование, затем чизеливание ежемесячно до октября на 18-20 см, затем повторное рыхление на глубину 25-27 см, во второй год в апреле проводят покровное боронование, затем предпосевную культивацию, после культивации проводят посев азотсодержащих трав с последующим прикатыванием посевов, затем в начале цветения трав проводят дискование с последующим внесением минеральных удобрений, после чего производят запахивание зеленой массы на сидерат на глубину 20-25 см, в третий год в апреле проводят покровное боронование после боронования предпосевную культивацию с последующим прикатыванием участка, затем осуществляют посев азотсодержащих трав с последующим прикатыванием посевов и в начале цветения трав производят запахивание зеленой массы на сидерат на глубину 20-25 см.

Данный способ поясняется технологическими схемами, отражающими сущность изобретения, выполненными в виде таблиц.

Таблица 1 технологическая схема биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтью в слабой степени 3 л/м².

Таблица 2 технологическая схема биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтью в средней степени 15 л/м².

Таблица 3 технологическая схема биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтью в сильной степени 30 л/м².

Способ осуществляется следующим образом. Непосредственно после аварийного разлива нефть ликвидируется с поверхности земли при помощи спецтехники, сорбентов и насосов. Определяется степень загрязнения, плодородных земель нефтью. В зависимости от этого, применяют определенную технологическую последовательность операций, их продолжительность по времени, по соответствующим временам года, посев определенных трав, их нормы. При загрязнении плодородных земель нефтью в слабой степени -3 л/м² в первый календарный год, в апреле проводят рыхление на глубину 25-27 см. Обработка нефтезагрязненных земель на глубину менее 25 см и более 27 см не обеспечит улучшения воздушного режима почвы, восстановления микробиологических сообществ и условий существования почвенных животных. Культивацию проводят ежемесячно после рыхления с апреля по ноябрь текущего года на глубину 10-12 см. Культивация на глубину меньше 10 см и больше 12 см неблагоприятна для протекания процесса выветривания нефти, испарения и разрушения легких фракций углеводородов, посев азотсодержащих трав проводят в весенние месяцы после культивации с последующим прикатыванием посевов. В качестве азотсодержащих трав используют смесь вики с рожью, норма высева вики 20 кг/га, ржи 125 кг/га. После посева осуществляют снегозадержание.

На этом этапе происходит интенсификация процессов физико -химической деградации нефти в почве и удаление из нее наиболее низкомолекулярных составляющих легколетучих и газообразных соединений. К концу первого календарного года происходит биохимическое окисление остаточных нефтяных структур. Во второй год в апреле проводят боронование и покровное боронование, после боронования проводят культивацию на глубину 10-12 см. Культивация на глубину меньше 10 см и больше 12 см неблагоприятна для протекания процесса выветривания нефти, испарения и разрушения легких фракций углеводородов, затем проводят посев азотсодержащих трав овса с горохом, норма высева овса 150 кг/га, гороха 50 кг/га с последующим прикатыванием посевов и дискованием в начале цветения азотсодержащих трав, через месяц после дискования проводят запахивание зеленой массы на сидерат на глубину 20-25 см. Запахивание зеленой массы на сидерат на глубину меньше 20 см и больше 25 см снижает ее эффективность в качестве органических удобрений на нефтезагрязненных землях.

На втором году после проведения вышеперечисленных операций происходят биохимические превращения метанонафтеновых и ароматических углеводородов и накопление нафтеноароматической фракции в остаточной нефти, которая является источником питания для микроорганизмов (грибы, споровые и неспоровые бактерии).

Всплеск микробиологической активности почв к концу второго года заметно падает, численность групп микроорганизмов приближается к фоновому показателю за исключением актиномицетов.

В третий год в апреле проводят покровное боронование, внесение минеральных удобрений, N 80 кг/га, Р 60 кг/га, К 10 кг/га после внесения минеральных удобрений проводят предпосевную культивацию с последующим прикатыванием участка, затем проводят посев азотсодержащих трав люцерны по норме 16-20 кг/га с последующим прикатыванием посевов и запахиванием зеленой массы на сидерат на 20-25 см. Запахивание зеленой массы на глубину меньше 20 см и больше 25 см снижает ее эффективность в качестве органических удобрений на нефтезагрязненных землях.

Снегозадержание проводится в течение всей зимы.

На третьем календарном году сочетание агротехнических и фитомелиоративных мероприятий обусловливает разрушение стойких к микробиологическим процессам полициклических ароматических углеводородов. К концу года зарастает более 80% рекультивированной площади. С геоботанической точки зрения рост трав и формирование травостоя происходит нормально, содержание в их биомассе 3,4 бензпирена не превышает ПДК.

При загрязнении плодородных земель нефтью в средней степени 15 л/м² в первый календарный год проводят рыхление на глубину 25-27 см после рыхления проводят покровное боронование, культивацию проводят ежемесячно до ноября после рыхления и после боронования при начале работ осенью до ноября ежемесячно, затем снегозадержание в течение всей зимы, во второй год проводят покровное боронование в апреле, затем культивацию на 10-12 см, после культивации посев азотсодержащих трав овса с горохом, норма высева овса - 150 кг/га, гороха 50 кг/га, осуществляют прикатывание посевов и дискование в начале цветения трав, затем вносят минеральные удобрения N 80 кг/га, P 60 кг/га, К 10 кг/га и через месяц запахивают зеленую массу на сидерат на 20-25 см.

В третий год проводят покровное боронование в апреле, после боронования осуществляют предпосевную культивацию с последующим прикатыванием участка, после прикатывания производят посев азотсодержащих трав например, люцерну, с нормой высева 16-20 кг/га, затем осуществляют прикатывание посевов и в начале цветения трав запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 20-25 см, затем в течение всей зимы проводят снегозадержание. При загрязнении плодородных земель нефтью в сильной степени 30 л/м², в первый год после обработки земель сорбентом и снегозадержания проводят рыхление на глубину 25-27 см после рыхления осуществляют покровное боронование, затем чизеливание на глубину 18-20 см ежемесячно до октября, затем повторное рыхление на глубину 25-27 см, и снегозадержание в течение зимы, во второй год в апреле проводят покровное боронование, затем предпосевную культивацию, после культивации проводят посев азотсодержащих трав, например, овса с горохом с нормой высева овса 150 кг/га, гороха 50 кг/га с последующим прикатыванием посевов и в начале цветения (выбрасывания метелки) у овса, проводят дискование посевов с последующим внесением минеральных удобрений (N 40 кг/га, P 60 кг/га, К - 40 кг/га), после чего проводят запахивание зеленой массы на сидерат на глубину 20-25 см, в третий год в апреле проводят покровное боронование, после боронования предпосевную культивацию с последующим прикатыванием участка, затем осуществляют посев азотсодержащих трав, например, люцерны с нормой высева 16-20 кг/га, после посева осуществляют прикатывание посевов и в начале цветения люцерны производят запахивание зеленой массы на сидерат на глубину 20-25 см, снегозадержание проводят в течение всей зимы.

Таким образом, определяется последовательность и сочетание агротехнических и фитомелиоративных операций, их протяженность по времени и по временам года в зависимости от степени загрязнения нефтью плодородных земель, обеспечивает одни и те же биохимические процессы и дает один и тот же положительный результат.

Данный способ биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтью в различной степени, лесостепных и полупустынных зонах ускоряет биологическую деградацию углеводородов, обеспечивает по сравнению с известными, полный цикл очистки загрязненных нефтью в различной степени плодородных земель степной, лесостепной и полупустынной зон и восстановление плодородия.

Способ эффективен и надежен. Результаты испытаний способа в различных географических точках степей, лесостепей и полупустынных зон показали, что за трехлетний период происходит очищение загрязненных территорий и формируется устойчивый растительный покров.

Формула изобретения

1. Способ биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтью в степных, лесостепных, полупустынных зонах, включающий поэтапную в течение нескольких лет агротехническую и фитомелиоративную очистку земель путем обработки ее сорбентом, рыхления, снегозадержания, культивации, внесения минеральных удобрений, боронования, посева азотсодержащих трав, запахивания зеленой массы на сидерат, отличающийся тем, что в первый год проводят рыхление после загрязнения земель на глубину 25 27 см, культивацию ежемесячно после рыхления с апреля по ноябрь текущего года на глубину 10 12 см, посев азотсодержащих трав осуществляется после культивации в весенние месяцы с последующим прикатыванием, во второй год в апреле проводят боронование поперек посева и покровное боронование, после боронования проводят культивацию на глубину 10 12 см, затем посев азотсодержащих трав, прикатывание посевов с дискованием при начале цветения азотсодержащих трав, прикатывание посевов с дискованием при цветении азотсодержащих трав, через месяц после дискования проводят запахивание зеленой массы на сидерат на глубину 20 25 см, в третий год проводят покровное боронование, внесение минеральных удобрений проводят после боронования, после внесения минеральных удобрений проводят предпосевную культивацию, прикатывание участка после культивации, посев азотсодержащих трав с последующим прикатыванием посевов, запахивание зеленой массы на сидерат осуществляют в начале цветения трав на глубину 20 25 см.

2. Способ биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтью в степных, лесостепных, полупустынных зонах, включающий поэтапную в течение нескольких лет агротехническую и фитомелиоративную очистку земель путем обработки ее сорбентом, рыхления, снегозадержания, культивации, внесения минеральных удобрений, боронования, посева азотсодержащих трав, запахивания зеленой массы на сидерат, отличающийся тем, что в первый год проводят рыхление на глубину 25 27 см, после рыхления проводят покровное боронование, культивацию проводят после рыхления в весенние, летние и осенние месяцы ежемесячно до ноября и после боронования в осенние месяцы ежемесячно до ноября, во второй год проводят покровное боронование в апреле, затем культивацию на 10 12 см, после культивации посев азотсодержащих трав с последующим прикатыванием посевов и дискованием при цветении трав, после дискования вносят минеральные удобрения и через месяц запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 20 25 см, в третий год проводят покровное боронование в апреле, после боронования осуществляют предпосевную культивацию с последующим прикатыванием участка, после прикатывания проводят посев азотсодержащих трав, затем осуществляют прикатывание посевов и в начале цветения азотсодержащих трав запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 20 25 см.

3. Способ биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтью, в степных, лесостепных, полупустынных зонах, включающий поэтапную в течение нескольких лет агротехническую и фитомелиоративную очистку земель путем обработки ее сорбентом, рыхления, снегозадержания, культивации, внесения минеральных удобрений, боронования, посева азотсодержащих трав, запахивания зеленой массы на сидерат, отличающийся тем, что в первый год рыхление проводят на глубину 25 27 см, после рыхления осуществляют покровное боронование, затем чизеливание ежемесячно до октября на 18 20 см, затем повторное рыхление на глубину 25 27 см, во второй год в апреле проводят покровное боронование, затем предпосевную культивацию, после культивации проводят посев азотсодержащих трав с последующим прикатыванием посевов, затем в начале цветения трав проводят дискование с последующим внесением минеральных удобрений, затем проводят запахивание зеленой массы на сидерат на глубину 20 25 см, в третий год в апреле проводят покровное боронование, после боронования предпосевную культивацию с последующим прикатыванием участка, затем осуществляют посев азотсодержащих трав с последующим прикатыванием посевов и в начале цветения трав производят запахивание зеленой масы на сидерат на глубину 20 25 см.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11