СПОСОБ РЕСТАВРАЦИИ ЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВ Российский патент 1998 года по МПК A01B79/02 C09K17/00 

Изобретение относится к охране окружающей среды, в частности к биологической реставрации загрязненных почв.

Известен способ рекультивации отвалов угольной промышленности и ТЭЦ путем землевания поверхности слоем почвы от 5 до 20 см с одновременным высевом семян различных культур.

Недостатком известного способа является его трудоемкость (проведение землевания, затем посев семян) и ограниченность применения.

Заявляемый способ направлен на расширение спектра устраняемых загрязнений и на упрощение технологии.

Указанный результат достигается тем, что загрязненный участок поверхности покрывают органо-минеральной почвенной смесью, в которую предварительно вносят семена растений.

Кроме того, указанный результат достигается тем, что в наносимый на загрязненную поверхность слой почвы вносят семена растений, адаптивных к различным почвенно-климатическим условиям и толерантных к загрязнителям. В качестве органо-минеральной почвенной смеси используют естественно почву с близлежащих незагрязненных участков, а в качестве семян используют преимущественно семена бобовых культур.

Нанесение слоя почвы необходимо для того, чтобы исключить дальнейшее попадание загрязнителя в атмосферу и локализовать его на зараженной площади, а также обеспечить нормальное развитие семян, исключив влияние на них загрязнителя.

Внесение семян растений в почвенную смесь, которой покрывают загрязненную территорию, обеспечивает ликвидацию загрязнителя естественным биологическим путем. Семена прорастают в нанесенном слое почвы и это служит своеобразным включением в действие "биологического реактора". Корни проросших растений и сопутствующая микрофлора и микроорганизмы, содержащиеся в почве и формирующиеся на корнях растений, в результате своей жизнедеятельности подвергают загрязнитель биологическому деструктированию, поглощению и последующему включению в метаболизм растений и сопутствующей биоты, или накапливают в себе, но при этом осуществляется удаление загрязнения из почвы. В последнем случае облегчается экстракция загрязнителя нет необходимости удалять или перерабатывать загрязненную почву, достаточно собрать и утилизировать растения или растительные остатки.

Введение в почву семян, адаптивных к различным почвенно-климатическим условиям и толерантных к разным загрязнителям, позволяет расширить сферу применения способа и, в частности, применять в экстремальных ситуациях, когда нужно срочно ликвидировать последствия загрязнения. Для этого заблаговременно готовится почво-грунт с необходимыми добавками удобрений и оптимального элементного и гранулометрического состава, в который вводятся семена различных растений, произрастающих во всех климатических районах данного региона и устойчивых к наиболее часто встречающимся загрузнителям. В случае возникновения аварийной ситуации заблаговременно подготовленную почвосеменную смесь доставляют к месту происшествия и покрывают слоем расчетной толщины пораженную поверхность. После этого увлажняют почвенную смесь до влажности, необходимой для прорастания семян. Соответственно, семена тех растений, которые не адаптивны к данной почвенно-климатической зоне или ввиду загрязнения, погибнут или будут развиваться в неоптимальных для них условиях, а семена адаптивных и толерантных растений начнут интенсивно расти, запуская "биологический реактор".

В частных случаях, когда специально подготовленную почвенную смесь невозможно или затруднительно доставить к загрязненному участку, можно использовать природную почву с близлежащих незагрязненных участков поверхности и вносить семена растений в нее, добавив необходимое количество удобрений. Кроме того, как показали эксперименты, наиболее высокие результаты по устранению загрязнений достигаются тогда, когда в смеси семян адаптивных растений преобладают семена бобовых культур.

Способ поясняется примерами его реализации.

Пример 1. Проводили деляночные опыты в модельных условиях полигона интенсивных исследований при загрязнении природной среднесуглинистой почвы несимметричным диметилгидразином (НДМГ) в дозе 1 г/л, что эквивалентно 200 г НДГМ на м² экспериментальной площадки. Повторность четырехкратная. На загрязненную поверхность была нанесена почвенная смесь, содержащая 80% верхового торфа, нейтрализованного мелом до pH 5,5, 10% глины, 10% песка и 5 г безбалластного удобрения на 1 л готовой смеси. Толщина нанесенного слоя составляла 8-9 см, что исключало попадание НДМГ в воздух. В наносимую на загрязненную поверхность почву предварительно вносят семена ячменя, овса, ржи, сои, фасоли, гороха, люпина, вики, бобов при равном количестве семян зерновых и бобовых культур на глубину 3-4 см, что обеспечивает адаптивную селективность используемых видов растений в конкретных почвенно-климатических условиях зоны наиболее вероятного загрязнений окружающей среды НДМГ.

После завершения вегетации адаптивных растений проводили отбор почвенных проб из средней части нанесенной почвенной смеси и с глубины 10 и 20 см загрязненной экспериментальной площадки. Отобранные пробы подвергли химическому анализу, в результате которого было установлено, что в пробе, взятой из нанесенного на загрязненную почву слоя, практически отсутствует НДМГ и продукты его распада. В пробах, взятых на глубине 10 и 20 см загрязненного участка, содержание НДМГ составило соответственно 0,11 и 0,12 г/л, т.е. снизилось почти в десять раз.

Пример 2. Экспериментальная площадка N 2 с природной среднесуглинистой почвой загрязнялась НДМГ в дозе 1 г/л (т.е. 200 г/м²) одновременно с площадкой, упомянутой в примере 1, и находилась в тех же условиях, но не подвергалась обработке, предусмотренной заявляемым способом, т.е. была контрольной. Почвенные пробы с глубины 10 и 20 см отбирали одновременно с пробами с экспериментальной площадки N 1. Химическим анализом установлено снижение содержания НДМГ в 2 раза в обеих пробах по сравнению с исходным и наличие продуктов десткрукции НДМГ: тетраметилтетразена, нитрозодиметиламина, формальдегида, синильной кислоты.

Пример 3. Эксперимент осуществляется в условиях проведения опыта, описанного в примере 1, но в наносимый поверх загрязненной поверхности почвенный слой вносили смесь семян, содержащих по количеству 75% бобовых культур и 25% зерновых. В результате анализа установлено, что содержание НДМГ на глубине 10 см составило 0,7 г/л, а на глубине 20 см 0,8 г/л.

Пример 4. Эксперимент осуществлялся в условиях примера 1, но для нанесения поверхностного слоя использовалась незагрязненная природная среднесуглинистая почва с внесенным в нее безбалластным удобрением из расчета 5 г на 1 л почвы и суперфосфатом из расчета 2,5 г/л. Химические анализы проб, взятых после завершения вегетации, показали, что содержание НДМГ на глубине 10 см составило 0,13 г/л, а на глубине 20 см 0,14 г/л.

Более высокое содержание НДМГ в почве по сравнению с опытом N 1 можно объяснить тем, что применяемая для заделки семян почва не являлась оптимальной для продуктивного роста растений несмотря на внесение удобрений.

Пример 5. Эксперимент проводили в условиях, описанных в примере 4, но с соотношением семян как в примере 3.

Установлено, что содержание НДМГ на глубине 10 см составило 0,10 г/л, а на глубине 20 см 0,11 г/л.

Пример 6. Эксперимент осуществлялся в условиях примера 1, но загрязнение почвы осуществлялось керосином марки Т-1 в количестве 10 г/л.

После завершения вегетации также брали для анализа пробы из середины нанесенного слоя и с глубин 10 см и 20 см. Установлено, что в первый пробе полностью отсутствовал керосин, а его содержание в двух других пробах составляло соответственно 66,3 и 8,2 г/л.

Пример 7. Эксперимент осуществлялся в условиях загрязнения природной среднесуглинистой почвы керосином Т-1 в количестве 10 г/л без реализации предлагаемого способа (контрольный опыт).

Химический анализ проб грунта, взятых одновременно с пробами согласно примеру 6, показал, что содержание керосина на глубине 10 см составило 9,5 г/л, а на глубине 20 см 10 г/л.

Использование: в охране окружающей среды при биологической реставрации загрязненных почв. Сущность способа: при реставрации загрязненных почв на загрязненный участок наносят почвенную смесь, в которую вносят семена растений, преимущественно бобовых, перед ее нанесением на загрязненный участок.

Способ реставрации загрязненных почв, включающий нанесение на загрязненный участок слоя органоминеральной почвенной смеси и семян различных растений, отличающийся тем, что семена вносят в почвенную смесь перед ее нанесением на загрязненный участок.