Способ очистки почв от тяжелых металлов

Изобретение относится к области защиты окружающей среды и может быть использовано для биологической очистки почв, загрязненных тяжелыми металлами. Способ заключается в высадке травосмеси состава: 30% тимофеевка луговая, 10% райграс высокий, 20% донник желтый, 30% овсяница луговая, 10% люцерна желтая с нормой внесения семян 15-20 кг/га, с последующим ее скашиванием на стадии вегетационного периода и уборкой. Предварительно на стадии проведения грубых планировочных работ осуществляют обогащение почвы буроугольной крошкой с нормой внесения 200-220 кг/га. Изобретение обеспечивает очистку загрязненной почвы от тяжелых металлов. Добавка буроугольной крошки способствует улучшению параметров роста травосмеси, что способствует увеличению массы извлекаемых тяжелых металлов из почвы. 4 табл.

 

Изобретение относится к области защиты окружающей среды и может быть использовано для биологической очистки почв, загрязненных тяжелыми металлами.

Известен способ биологической очистки почв (патент РФ №2582352, опубл. 27.04.2016), включающий высев семян растений в загрязненную почву, прорастание семян, скашивание и удаление зеленой массы, отличающийся тем, что высеивают семена донника желтого и белого (MelilotusofficinalisDesr и MelilotusAlbusDesr) в загрязненную мышьяксодержащими соединениями почву при значении рН почвы от 6,00 до 9,15 с нормой высева 15 кг/га, после прорастания семян растения доводят до вегетации, а скашивание и полное удаление растительной массы проводят после созревания семян.

Недостатком данного способа является малая биомасса выбранных растений, а также их низкие аккумуляционные свойства при очистке почв, загрязненных комплексом тяжелых металлов.

Известен фиторемедиационный способ очистки почв от тяжелых металлов (патент РФ №2359444, опубл. 27.06.2009), включающий выращивание на дезактивируемой местности растений, аккумулирующих через корневую систему радионуклиды и тяжелые металлы, содержащиеся в почве, удаление растительного покрова с дальнейшей его утилизацией, отличающийся тем, что в качестве средства дезактивации почв от тяжелых металлов используют растения солодки голой Glycyrrhizaglabra L., GlycyrrhizauralensisFisch и амаранта сорта Багряный, на дезактивируемой местности посадкой черенков четырех-пятилетнего возраста.

Недостатком данного способа является большое число циклов вегетации растений.

Известен способ биологической очистки почв (патент РФ №2231944, опубл. 10.07.2004), сущность которого заключается в том, что в способе биологической очистки почв, загрязненных тяжелыми металлами, включающем высев семян растений в загрязненную почву, скашивание и удаление зеленой массы, высевают семена одуванчика лекарственного в количестве 1,95-24,3 млн шт. на 1 га, после прорастания семян растения доводят до фазы образования розетки листьев, а скашивание и удаление зеленой массы производят многократно до образования семян.

Недостатком способа является необходимость большого числа укосов для очитков земель, ввиду невысоких аккумуляционных характеристик выбранного растения.

Известен способ сидерации токсических почв (патент РФ №2684745, опубл. 12.04.2019), включающий посев в системе севооборота сидеральных культур, запашку их с поливом минеральной водой, отличающийся тем, что после уборки кукурузы высевают смесь рыжика озимого и клевера инкарнатного в соотношении 1:1, а на следующий год в фазу бутонизации бобового компонента зеленую массу обеих культур скашивают с одновременным измельчением смеси, покрывая ее слоем измельченной глины аланит в количестве 2-3 т/га, которую насыщают сероводородной водой в количестве 200-250 л/га, и при внесении удобрительной смеси добавляют 10-15% органических веществ - кукурузных кочерыжек с последующей запашкой всей биомассы в почву.

Недостатком данного способа является необходимость дополнительно внесения в почву дополнительных компонентов, к тому же, запаханная обратно в почву пророщенная зеленая масса может стать дополнительным источником загрязнения.

Известен фиторемедиационный способ очистки почв от тяжелых металлов, (патент РФ №2229203, опубл. 27.05.2004), принятый за прототип, отличающийся тем, что почву засевают семенами растений из семейств сложноцветных, бобовых и злаковых в соотношении 1:1:1 в количестве 1,50-22,90 млн. шт./га с последующим многократным скашиванием их на стадии вегетационного периода, высушиванием и удалением с поверхности почв.

Недостатком данного способа являются низкие аккумуляционные свойства применяемой травосмеси.

Техническим результатом является ускорение прорастания травосмеси и увеличение объемов извлечения тяжелых металлов из почвы.

Технический результат достигается тем, что в почву предварительно вносят буроугольную крошку с нормой введения от 200 до 220 кг/га, затем проводят распределение крошки, профилирование поверхности и запашка на глубину от 15 до 20 сантиметров, а в качестве травосмеси используют следующий состав, при соотношении компонентов по массе: 30% тимофеевка луговая, 10% райграс высокий, 20% донник желтый, 30% овсяница луговая, 10% люцерна желтая, с нормой внесения семян от 15 до 20 кг/га.

Способ осуществляется следующим образом. На поверхность очищаемой почвы наносится слой буроугольной крошки с нормой внесения, равной от 200 до 220 кг/га. Транспортировка и укладывание буроугольной крошки на рекультивируемый объект осуществляется автосамосвалами, загрузка кузова автосамосвала крошкой производится с помощью экскаватора.

Технические средства, применяемые на данном этапе должны соответствовать требованиям, указанным в ГОСТ 30067-93 «Экскаваторы одноковшовые универсальные полноповортоные» и ГОСТ Р ИСО 7132-2011 «Машины землеройные. Землевозы. Терминология и эксплуатационные требования».

После транспортирования крошки на объект, производятся грубые планировочные работы для распределения буроугольной крошки по поверхности объекта с помощью бульдозера. Применяемый в способе бульдозер должен соответствовать техническим требованиям, указанным в ГОСТ 23734-98 «Тракторы промышленные. Методы испытаний».

Далее выполняются работы по чистовой планировке поверхности, выполняемые с помощью автогрейдера для профилирования поверхности рекультивируемого объекта. Применяемый в способе автогрейдер должен соответствовать техническим требованиям, указанным в ГОСТ 11030-2017 «Автогрейдеры. Общие технические условия».

На следующем этапе проводится поверхностная обработка почвенного слоя, запашка бурого угля, с помощью трактора, с присоединенной к нему бороны дисковой. Борона должна соответствовать требованиям испытаний, указанным в ГОСТ 33687-2015 «Машины и орудия для поверхностной обработки почвы. Методы испытаний». Используемая борона должна обладать максимальной глубиной обработки почвы от 15 до 20 см. Технические требования к используемым тракторам представлены в ГОСТ 19677-87 «Тракторы сельскохозяйственные».

На обработанной почве происходит высадка семян используемой в способе травосмеси. Высев производится весной, так как это время года обеспечивается оптимальный водный режим для переноса тяжелых металлов из корневой системы растений в их наземную часть. Для высева семян на большие площади, а также для улучшения всхожести семян в способе используется метод гидропосева. В качестве травосмеси используется состав, при соотношении компонентов по массе: 30% тимофеевка луговая, 10% райграс высокий, 20% донник желтый, 30% овсяница луговая, 10% люцерна желтая Норма внесения семян составляет от 15 до 20 кг/га.

Перечень технических решений, применяемых при посадке травосмеси указан в «Методических указаниях по проектированию рекультивации нарушенных земель на действующих и проектируемых предприятиях угольной промышленности».

Скашивание травы производится трактором с присоединенной косилкой-плющилкой прицепного типа. Общие технические условия», к косилкам-плющилкам - в ГОСТ 28722-90 «Машины сельскохозяйственные и лесные. Косилки-плющилки. Методы испытаний».

Уборка травы производится с использованием граблей-ворошилок, присоединенных к трактору. Скашивание и уборка наземной части травосмеси проводится в фазу вегетационного периода, с периодическим повтором данных операций по мере роста травосмеси.

Применяемый в способе бурый уголь должен соответствовать техническим требованиям, указанным в ГОСТ 32464-2013 «Угли бурые, каменные и антрацит. Общие технические требования». Бурый уголь может принадлежать любой из технологических групп по классификации, представленной в ГОСТ 25543-2013 «Угли бурые, каменные и антрациты. Классификация по генетическим и технологическим параметрам (с Поправкой)». Основное требование, выдвигаемое к используемому бурому углю - отсутствие превышений концентраций фитотоксичных соединений в почвенной водной вытяжке по сравнению с показателями ПДК, указанными в ГН 2.1.5.1315-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования».

Применяемая в способе травосмесь обладает рядом отличительных качеств. Овсяница хорошо аккумулирует тяжелые металлы, в частности никель и медь, тимофеевка поспособствует набору травосмесью максимальной биомассы, райграс способен иммобилизовать свинец, таким образом уменьшая фитотоксичность почвы, а донник и люцерна обогатят почву недостающим азотом. К тому же, все перечисленные растения неприхотливы к климатическим условиям и качеству грунта.

Способ поясняется примерами.

Пример 1. Проведение лабораторного эксперимента для определения положительного влияния добавки крошки бурого угля. Для проведения эксперимента вначале необходимо удостоверится в отсутствии фитотоксичных свойств у применяемого бурого угля. Для этого было проведено лабораторное исследование состава крошки бурого угля на атомно-эмиссионном спектрометре ICPE-9000 в аккредитованном Центре коллективного пользования Санкт-Петербургского горного университета. Результаты исследования указаны в таблице 1.

Как видно, из таблицы 1, применяемый в способе уголь не обладает фитотоксичными свойствами и пригоден для дальнейшего эксперимента.

Для исследования влияния буроугольной крошки, проводилось сравнивание характеристик роста травосмеси, взращенной в двух контейнерах с разными составами почвы. В контейнере 1 была загружена загрязненная почва без угольной добавки, в контейнер 2-е угольной добавкой. Контейнер представляет собой урезанную пирамиду, с габаритами 180×180×200 мм. Каждый контейнер был наполнен почвой до отметки высоты в 180 мм, с итоговым объемом наполнения контейнера в 4050 см3. В каждый контейнер на глубину 1-2 см почвенного слоя были добавлены семена травосмеси. По мере прорастания семян осуществлялся их полив водой с частотой 1 раз в 3 дня с объемом полива 300-400 дм3 на контейнер. Для ускорения набора массы в лабораторных условиях прорастания травы, производилась подрезание растений каждые 10 дней до высоты 50 мм., с момента первичного достижения травы высоты 50 мм. Результаты роста травосмесей указаны в таблице 2.

Как видно из таблицы 2, травосмесь, выращенная в контейнере 2, с добавкой буроугольной крошки, обладает лучшими характеристиками роста, чем травосмесь, выращенная в другом контейнере.

Пример 2. Проведение лабораторного эксперимента с целью определения оптимальной нормы внесения буроугольной крошки. В ходе эксперимента, в 3 контейнера 180×180×200 мм была введена почва, однородная по химическому составу и физическим параметрам, предварительно смешанная с буроугольной крошкой, причем норма ее внесения во все контейнеры была различна. Далее в каждый контейнер на глубину 1-2 см почвенного слоя были добавлены семена травосмеси. По мере прорастания семян осуществлялся их полив водой с частотой 1 раз в 3 дня с объемом полива 300-400 дм3 на контейнер. В ходе эксперимента измерялись параметры роста травосмеси травосмеси, такие как скорость роста, высота побегов, густота роста травосмеси и продолжительность периода вегетации. Для предотвращения набором травосмесью максимальной высоты, производилось подрезание растений каждые 10 дней до высоты 50 мм, с момента первичного достижения травы высоты 50 мм. Параметры роста травосмеси представлены в таблице 3.

Как видно из таблицы 3, при низкой норме внесения буроугольной крошки, наблюдается снижение всех параметров роста травосмеси, по сравнению с контролем, а при высокой норме внесения - наблюдается незначительное снижение параметров скорости роста и высоты побегов, однако значительно уменьшается продолжительность периода вегетации. Таким образом, лучшими параметрами роста обладает травосмесь, выращенная в контрольном контейнере №2, соответственно оптимальная норма внесения травосмеси составляет 200-220 кг/га.

Пример 3. Эффективность фиторемедиации оценивалась по содержанию подвижных форм тяжелых металлов в золе растений, полученной в результате сжигания пророщенной за 60-дневный период фитомассы растений. За время данного периода, травосмесь подрезалась каждые 10 дней до высоты 50 мм с момента первичного достижения травы высоты 50 мм. Срезанная наземная фитомасса высушивалась и отправлялась в зип-пакет для дальнейшего анализа. После набора необходимой высушенной фитомассы, растения озолялись в муфельной печи в аккредитованном Центре коллективного пользования Санкт-Петербургского горного университета при следующих параметрах нагрева: начальная температура - 20°С, конечная температура - 700°С, продолжительность нагрева - 30 мин., продолжительность выдержки на максимальной температуре - 90 мин. Измерения содержания тяжелых металлов в подвижном состоянии в золе проводились на атомно-эмиссионном спектрометре ICPE-9000 (табл. 4).

Полученные результаты, указанные в таблице 3, указывают на эффективность данного способа, так как всего за 60-суточный период почва была очищена от всех искомых тяжелых металлов, кроме никеля, для очистки от которого необходимо повторение цикла.

Использование заявленного способа позволяет произвести очистку загрязненной почвы от тяжелых металлов. Добавка буроугольной крошки способствует улучшению параметров роста травосмеси, что способствует увеличению массы извлекаемых тяжелых металлов из почвы.

Способ очистки почв от тяжелых металлов, включающий посев семян травосмеси, ее скашивание и уборку на стадии вегетационного периода, отличающийся тем, что в почву предварительно вносят буроугольную крошку с нормой введения от 200 до 220 кг/га, затем проводят распределение крошки, профилирование поверхности и запашку на глубину от 15 до 20 см, а в качестве травосмеси используют следующий состав, при соотношении компонентов по массе: 30% тимофеевка луговая, 10% райграс высокий, 20% донник желтый, 30% овсяница луговая, 10% люцерна желтая, с нормой внесения семян от 15 до 20 кг/га.



 

Похожие патенты:

Способ рекультивации земель, нарушенных при освоении рудных месторождений полезных ископаемых, включающий их техническую рекультивацию и последующую биологическую рекультивацию, для чего отсыпают на поверхность земель плодородный грунт, вносят удобрения и проводят посев семян местной флоры, отличается тем, что в процессе технической рекультивации обеспечивают выполаживание участков, подлежащих рекультивации, до обеспечения возможности проезда по ним используемого гидросеятеля и их полосное землевание с нанесением на поверхность рекультивируемых участков потенциально-плодородного грунта мощностью 20-25 см, при этом посев семян и внесение удобрений в процессе биологической рекультивации проводят в весенний период, причем семена высеивают, совмещая это с поливом и удобрением посевов, для чего готовят водную смесь семян и минеральных удобрений, формируемую из расчета 50 кг/га овса посевного, от 12 до 20-30 кг/га семян многолетних трав, 0,9-2,0 кг/га семян древесных видов, при этом норма внесения удобрений составляет до 90 кг/га селитры аммиачной, до 90 кг/га суперфосфата двойного, до 50 кг/га калия хлористого, и после перемешивания смеси ее равномерно вносят на поверхность участков, подлежащих рекультивации, причем после завершения посева в тот же день с помощью прицепной бороны семена заделывают в сформированный потенциально-плодородный грунт, кроме того в середине периода вегетации проводят подкормку посевов азотными удобрениями из расчета 45 кг/га в растворенном виде.
Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения. Способ заключается в рыхлении почвы импульсами сжатого воздуха.

Изобретение относится к области рекультивации элювиальных почв в полевых условиях. В способе пласт почвы вспахивают с обеспечением формирования одностороннего отвала.

Изобретение относится к области рекультивации нарушенных земель и может быть использовано в условиях Крайнего севера для защиты и восстановления нарушенных в результате техногенных воздействий склоновых участков.

Изобретение относится к переработке кислых гудронов. Способ обработки кислого гудрона, заключается в нанесении на поверхность гранул микропористой осадочной породы аморфного кремнезема одного или более слоев, состоящих из кислого гудрона, микронизированного материала, содержащего оксид кальция, и микронизированной микропористой осадочной породы аморфного кремнезема.
Изобретение относится к способам улучшения экологии и возвращения в хозяйственный оборот земель, загрязненных нефтепродуктами. Нефтешлам и/или замазученный грунт с содержанием воды от 0,01 до 99,9% и содержанием нефтепродукта не более 20% смешивают с комплексом минеральных и органических компонентов, состоящим из птичьего помета и/или навоза КРС, глауконита, фосфогипса и лузги подсолнечника в соотношении 2:1,5:1:0,15 по массе.

Изобретение относится к области переработки и обезвреживания нефтезагрязненных почв в полевых условиях и может быть использовано для проведения ремедиации земель.

Изобретение относится к горнодобывающей и перерабатывающей промышленности и может быть использовано для воспроизводства продуктивности нарушенных земель отвалами горных пород и хвостохранилищами, содержащими токсичные отходы переработки минерального сырья.

Изобретение относится к области экологии. Предложен способ утилизации нефтешламов с получением почвогрунта, который включает внесение в нефтешлам фосфогипса в количестве 0,25% от массовой доли нефтешлама, обработку биологическим препаратом «Дестройл» - 1,5-2,0 г/кг нефтешлама, гуминовым препаратом «Росток» в количестве 10 мл/кг нефтешлама, добавление песка в количестве 25% от массовой доли нефтешлама, торфа в количестве 50% от массовой доли нефтешлама, а также дополнительно внесение сорбента «Глауконит» в количестве 4% от массовой доли нефтешлама.

В заявке описана система обработки загрязненного грунта. Система содержит: грунтоприемник, первый конвейер, сообщающийся с грунтоприемником, и второй конвейер, сообщающийся с первым конвейером.

Способ рекультивации земель, нарушенных при освоении рудных месторождений полезных ископаемых, включающий их техническую рекультивацию и последующую биологическую рекультивацию, для чего отсыпают на поверхность земель плодородный грунт, вносят удобрения и проводят посев семян местной флоры, отличается тем, что в процессе технической рекультивации обеспечивают выполаживание участков, подлежащих рекультивации, до обеспечения возможности проезда по ним используемого гидросеятеля и их полосное землевание с нанесением на поверхность рекультивируемых участков потенциально-плодородного грунта мощностью 20-25 см, при этом посев семян и внесение удобрений в процессе биологической рекультивации проводят в весенний период, причем семена высеивают, совмещая это с поливом и удобрением посевов, для чего готовят водную смесь семян и минеральных удобрений, формируемую из расчета 50 кг/га овса посевного, от 12 до 20-30 кг/га семян многолетних трав, 0,9-2,0 кг/га семян древесных видов, при этом норма внесения удобрений составляет до 90 кг/га селитры аммиачной, до 90 кг/га суперфосфата двойного, до 50 кг/га калия хлористого, и после перемешивания смеси ее равномерно вносят на поверхность участков, подлежащих рекультивации, причем после завершения посева в тот же день с помощью прицепной бороны семена заделывают в сформированный потенциально-плодородный грунт, кроме того в середине периода вегетации проводят подкормку посевов азотными удобрениями из расчета 45 кг/га в растворенном виде.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, к области рекультивации нарушенных земель с перспективой использования в целях благоустройства городских территорий.

Изобретение относится к области рекультивации элювиальных почв в полевых условиях. В способе пласт почвы вспахивают с обеспечением формирования одностороннего отвала.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к овощеводству. Подготавливают грядки к посеву, осуществляют уход за посевами и уборку корнеплодов.

Изобретение относится к области мелиорации земель. В способе определения наименьшей влагоемкости (НВ) черноземных и каштановых почв степного и сухостепного типов почвообразования адаптируют аналитическое определение наименьшей влагоемкости почвы – сложно определяемого почвенного параметра по экспериментально устанавливаемым почвенным характеристикам – значениям содержания в почве физической глины ((Wг)i, % МСП) и гумуса ((gгум)i, %), плотности сложения почвы (γi, т/м3) и мощности гумусового горизонта (hгум, м) с использованием зависимостей: для определения послойных значений НВ почв (WHB)i, % МСП: где i - номер почвенного слоя; - средняя по почвенному профилю плотность сложения почвы, т/м3; для определения среднепрофильных значений НВ % МСП: а) в случае проведения измерений по слоям одинаковой мощности: , б) при проведении погоризонтных измерений (WHB)i с разной мощностью генетических горизонтов по зависимости вида: , где j - глубина рассматриваемого профиля, м; n - количество слоев почвы одинаковой мощности; hгор A, hгор В1, hгор В2, hгор Вс - мощность генетических горизонтов А, В1, В2 и Вс в пределах рассматриваемого метрового почвенного профиля, м; в) при известных средних или осредненных значениях по: .

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Почвообрабатывающий агрегат для возделывания бахчевых культур под пленкой содержит раму, с последовательно установленными на ней дисковыми ножами, право- и левооборачивающими плужными корпусами с заплужниками, и бороздообразователь, при этом агрегат оснащен двумя парами дисковых ножей, установленных таким образом, что расстояние между внутренними дисками пар равно расстояниям между дисковыми ножами в каждой из пар, при этом за каждой парой дисковых ножей установлены право- и левооборачивающие плужные корпусы с заплужниками, со стойками, обращенными к продольной оси агрегата, на которых смонтированы рыхлящие рабочие органы, кроме того, агрегат снабжен катками, установленными за корпусами, а по оси симметрии агрегата закреплен бороздообразователь, за которым смонтированы выравниватели, расположенные на расстоянии друг от друга, равном ширине захвата бороздообразователя, а для формирования борозд под установку пленочных тоннелей по обеим сторонам агрегата под углом атаки смонтированы сферические диски.

Изобретение относится к восстановлению нарушенных земель при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. Для формирования корнеобитаемого слоя поверхности отвалов применяют субстрат толщиной слоя 50 см, состоящий из вскрышной породы карьера добычи песка из поймы реки и ила с очистных сооружений не менее 5 лет хранения, взятых в весовом соотношении 1:0,1.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к земледелию. Способ включает подготовку пашни к посеву, посев, уход за посевом, уборку урожая, подготовку пашни под зиму.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к растениеводству. Способ включает размещение посева широкорядно и внесение в качестве удобрений отхода спиртового производства спиртовой барды, смешанной с минеральной серосодержащей водой в соотношении 1:1.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к семеноводству сахарной свеклы. Способ включает подготовку почвы с внесением удобрений под основную обработку, загущенный посев и некорневые подкормки комплексными удобрениями, содержащими азот, фосфор, калий, магний, серу, железо, марганец, бор, цинк, медь и молибден.

Изобретение относится к области защиты окружающей среды и может быть использовано для биологической очистки почв, загрязненных тяжелыми металлами. Способ заключается в высадке травосмеси состава: 30 тимофеевка луговая, 10 райграс высокий, 20 донник желтый, 30 овсяница луговая, 10 люцерна желтая с нормой внесения семян 15-20 кгга, с последующим ее скашиванием на стадии вегетационного периода и уборкой. Предварительно на стадии проведения грубых планировочных работ осуществляют обогащение почвы буроугольной крошкой с нормой внесения 200-220 кгга. Изобретение обеспечивает очистку загрязненной почвы от тяжелых металлов. Добавка буроугольной крошки способствует улучшению параметров роста травосмеси, что способствует увеличению массы извлекаемых тяжелых металлов из почвы. 4 табл.

Наверх