НЕТРАДИЦИОННОЕ ОРГАНИЧЕСКОЕ УДОБРЕНИЕ Российский патент 2013 года по МПК C05F15/00 

Изобретение относится к области лесного, сельского хозяйства и экологии и может быть использовано при проведении мероприятий по улучшению агрохимических свойств в качестве нетрадиционного органического удобрения.

Известно использование осадков сточных вод при их утилизации и создание на их основе нетрадиционных видов удобрений [1]. Однако при этом возникает проблема высокого класса опасности из-за содержания тяжелых металлов (ТМ) в концентрациях, превышающих предельно допустимые концентрации (ПДК), и, как следствие, ограниченное использование таких удобрений в сельском хозяйстве. Тяжелые металлы практически не подвергаются биологическому разложению, поэтому при компостировании органических отходов эти металлы аккумулируются в компостах. Подвижные формы ТМ, нарушая регуляцию клеточных механизмов, накапливаются в растениях в количествах, влияющих на рост и развитие агрокультур [2].

Недостатки известных нетрадиционных органических удобрений заключаются в том, что гумусовые вещества, обладая высокой емкостью поглощения, снижают подвижность в почве некоторых металлов (алюминий, кобальт, свинец), но в ряде случаев полной фиксации тяжелых металлов не происходит [3, 4].

За прототип принято нетрадиционное органическое удобрение на основе осадков сточных вод с добавлением хвойно-лиственного опила [9].

Технический результат достигается тем, что нетрадиционное органическое удобрение на основе осадков сточных вод с добавлением хвойно-лиственного опила в качестве сорбента содержит добавки из органических отходов, например отработанный грибной субстрат, или плодоовощные отходы, внесенные после термофильной стадии.

При составлении смеси из осадков сточных вод и хвойно-лиственного опила доля каждого определяется по формуле M_I=(W_II-W_опт.)/(W_опт.-W_I), где M_I - масса хвойно-лиственного опила на 1 тонну осадков сточных вод, т; W_I - влажность хвойно-лиственного опила, %; W_опт. - оптимальная влажность компостируемой смеси, %; W_II - влажность осадков сточных вод, %, или по формуле M_II=(S_I-S_опт.)/(S_опт.-S_II), где М_II - масса осадков сточных вод 1 тонну хвойно-лиственного опила; S_I - отношение C:N в хвойно-лиственном опиле; S_II - отношение C:N в осадках сточных вод; S_опт. - оптимальное отношение C:N в компостной смеси [9]. Новизна заключается в том, что после прохождения термофильной стадии компостирования смеси осадков сточных вод с хвойно-лиственным опилом в качестве сорбента вносится добавки из органических отходов, например, отработанный грибной субстрат или плодоовощные отходы. Масса сухого вещества добавки должна составлять 10-12,5% от массы сухого вещества смеси из осадков сточных вод и хвойно-лиственного опила.

Добавки из органических отходов, компоненты которых обладают сорбционными свойствами, имеют кислотность, приближенную к нейтральной среде и легкодоступную органику:

- плодоовощные отходы содержат в своем составе: целлюлозу, пектин, крахмал;

- отработанный грибной субстрат содержит в своем составе: хитин, целлюлозу.

Пример 1

В смесь осадков сточных вод и хвойно-лиственного опила (соотношение компонентов 1:3 по массе сухого вещества), прошедшей термофильную стадию компостирования, вносили добавки из органических отходов: а) отработанный грибной субстрат; б) плодоовощные отходы. Доза внесения добавок составляла 2,5; 5; 7,5; 10; 12,5; 15; 25,0% от массы сухого вещества смеси осадков сточных вод и хвойно-лиственного опила.

После тщательного перемешивания композиции закладывали в полиэтиленовые мешки. Мешки помещали в вертикальном положении в деревянные ящики на открытом воздухе в Учебно-опытном лесхозе МарГТУ. Продолжительность экспозиции 6 месяцев. В период проведения экспериментов поддерживали постоянную влажность не менее 70%. Эксперимент закладывали в 3 повторностях. После полугодовой выдержки полученные компосты подвергли химическому анализу (табл.1) с целью оценить эффективность сорбентов и биотестированию для определения возможного снижения степени токсичности компоста на основе ОСВ после внесения органических добавок (табл.2).

Таблица 1 Содержание подвижных форм тяжелых металлов в нетрадиционном органическом удобрении при использовании органических добавок Концентрация внесения добавок, % Отработанный грибной субстрат Плодоовощные отходы Pb Cu Zn Cd Ni Pd Cu Zn Cd Ni 2,5 7,16 16,99 37,89 1,62 8,57 7,16 15,79 34,58 1,60 7,89 5 7,16 16,90 36,99 1,62 8,01 7,06 14,00 34,46 1,55 7,59 7,5 7,11 16,86 34,88 1,62 7,69 7,06 12,78 33,90 1,55 6,99 10 7,11 16,75 33,71 ,62 7,18 7,00 10,19 33,65 1,47 6,55 12,5 6,76 16,33 33,98 ,60 7,14 4,74 6,75 29,15 1,15 6,80 15 6,43 5,91 27,89 1,43 4,49 4,30 6,35 28,14 1,15 6,30 без добавок 7,17 16,99 38,49 1,62 8,78 7,17 16,99 38,49 1,62 8,78 HCP₀₅ 0,038 0,055 0,106 0,041 0,052 0,091 0,113 0,025 0,038 0,033

Результаты атомно-спектрометрического анализа показали существенное снижение содержания подвижных форм тяжелых металлов в компосте при внесении отработанного грибного субстрата по сравнению с контролем. Оптимальная доза внесения данной добавки в нетрадиционное органическое удобрение составляет 12,5% от массы сухого вещества смеси осадков сточных вод и хвойно-лиственного опила. При внесении плодоовощных отходов в качестве добавки также снижается подвижность тяжелых металлов по сравнению с контролем. Оптимальная доза внесения варьирует от 10 до 12,5%. При внесении добавки в данной концентрации снижаются в основном подвижные формы тяжелых металлов, а не валовые, что повествует о сорбционных свойствах вносимых добавок, а не разбавление концентрации тяжелых металлов в нетрадиционном удобрении на базе осадков сточных вод. После внесения добавок концентрация Pb, Cu, Ni Cd, Zn в нетрадиционном удобрении снижается.

Пример 2

Результаты биотестирования табл.2 свидетельствуют о снижение класса опасности в варианте 2 - использована добавка грибной субстрат: все тест-организмы показали пятый класс опасности, т.е. практически отсутствие токсичности. В варианте 3 использована добавка “плодоовощные отходы”, наличие токсичности показали только водоросли, тесты на дафниях и бактериях указывали на пятый класс опасности. При биотестировании НОУ без добавок все тест-организмы индицировали четвертый класс опасности.

Очевидно, что привнесение органических отходов, обладающих хорошими сорбирующими свойствами, в качестве добавок при создании нетрадиционных мелиорантов позволяет снизить токсичность НОУ.

После внесения добавок улучшаются и агрохимические свойства нетрадиционного удобрения: повышается содержание органического вещества в компосте на 10-15%, содержание азота и калия увеличивается примерно в 2 раза, повышается содержание фосфора.

Таким образом, применение органических отходов в качестве добавок для снижения степени загрязнения и токсичности нетрадиционных удобрений является безвредным для окружающей среды, благоприятно сказывается на агрохимических свойствах удобрения и снижает подвижность тяжелых металлов в компосте. Применение органических отходов в качества добавок для снижения степени токсичности нетрадиционных удобрений очень просто в практической реализации, не требует значительных трудовых и материальных затрат.

Список литературы

1. Шибаева, М.Е. Регулирование содержания тяжелых металлов в растениях с помощью инокулированных компостов / М.Е. Шибаева, И.А. Архипченко // Экология и промышленность России. - 2006. - №8. С.33-35.

2. Тяжелые металлы в почвах и растениях и их аналитический контроль / Э.А. Александрова, Н.Г. Гайдукова, Н.А. Кошеленко, З.Н. Ткаченко-Краснодар: КГАУ, 2001. - С.6-11.

3. Гайдукова, Н.Т. О влиянии гумуса и железа на состояние тяжелых металлов в черноземе выщелоченном Западного Предкавказъя / Н.Г. Гайдукова, И.А. Лебедовский // Наука Кубани. - 2005. - №3. С.34-37.

4. Механизмы сорбции ионов металлов грибными хитинсодержащими комплексами" / Л.Ф. Горовой, А.П. Петюшенко // Новые перспективы в использовании хитина и хитозана: Материалы Пятой конференции, Москва - Щелково. - М.: Изд-во ВНИРО, 1999. - С.134-136.

5. Романов, Е.М. Выращивание сеянцев древесных растений/ Е.М. Романов, Йошкар-Ола, 2000. - С.212-439.

6. ПНД Ф Т 14.1:2:4.12-06 (ПНД Ф Т 16.1:2:3:3.9-06) Методика определения токсичности водных вытяжек из почв, осадков сточных вод и отходов, питьевой, сточной и природной воды по смертности тест-объекта Daphnia magna Straus. Красноярский государственный университет

7. ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.11-04 (ПНД Ф Т 16.1:2.3:3.8-04) Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод и отходов по изменению интенсивности бактериальной биолюминесценции тест-системой "Эколюм" на приборе "Биотокс-10". ООО НЦ "Экологическая перспектива"

8. ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.10-04 (ПНД Ф Т 16.1:2.3:3.7-04) Методика определения токсичности проб поверхностных пресных, грунтовых, питьевых, сточных вод, водных вытяжек из почв, осадков сточных вод и отходов по изменению оптической плотности культуры водоросли хлорелла (Chlorella vulgaris Beijer). Красноярский государственный университет

9. Мухортов, Д.И. Оптимизация технологических параметров производства нетрадиционных органических удобрений в лесных питомниках / Д.И. Мухортов, Е.М. Романов, А.А. Мамаев / Лесное хозяйство, №3, 2011. - С.21-23.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Нетрадиционное органическое удобрение на основе осадков сточных вод и хвойно-лиственного опила, причем в качестве сорбента после термофильной стадии содержит добавки из органических отходов в виде отработанного грибного субстрата или плодоовощных отходов, взятых в количестве 10-12,5% по массе сухого вещества. Изобретение позволяет улучшить агрохимические свойства удобрения. 2 табл., 2 пр.

Нетрадиционное органическое удобрение на основе осадков сточных вод и хвойно-лиственного опила, отличающееся тем, что в качестве сорбента после термофильной стадии содержит добавки из органических отходов в виде отработанного грибного субстрата или плодоовощных отходов, взятых в количестве 10-12,5% по массе сухого вещества.