СПОСОБ РЕКУЛЬТИВАЦИИ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ ОТ ТОКСИКАНТОВ И СОКРАЩЕНИЯ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ КУЛЬТУРНЫМИ НАСАЖДЕНИЯМИ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ Российский патент 2022 года по МПК B09C1/08 C09K17/00 A01G17/00 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к прикладной экологии, занимающейся проблемой очистки почв, грунтов и территорий, загрязненных разнородными токсикантами.

Известна способность зеленых насаждений адсорбировать, связывая соли тяжелых металлов, в том числе соединения свинца, меди, пылевые примеси, сульфат-анион, задерживать ⁹⁰Sr, ¹⁰⁶Ru, ¹³⁷Cs, ¹¹⁴Се [1].

Известны способы очистки почв от тяжелых металлов (Pb, Cd, Zn, Сu, Hg и др.) с помощью выращивания на загрязненных почвах растений горчицы, ячменя, топинамбура, гречихи, райграса, рапса, гороха и др. [2, 3, 4]. Методы основаны на сезонном выращивание растений-ремедиаторов на загрязненных почвах и переносе тяжелых металлов из пахотного слоя почвы в побеги растений. Однако недостатком данных методов является тот факт, что они применяются лишь при поверхностном загрязнении почв, их действие будет ограничено проникновением корневых систем указанных культур.

Известен фиторемедиационный способ очистки почв от тяжелых металлов (UA76416U), включающий посев и выращивание в течение не менее 30 суток злаковых растений на почвах, загрязненных тяжелыми металлами, скашивания фитомассы и ее утилизацию, отличающийся тем, что предварительно определяют тип и уровень загрязнения тяжелыми металлами, разрабатывают схему очистки почв в зависимости от особенностей загрязнения почв, для очистки используют монокультурные насаждения кукурузы или пшеницы. Недостатком способа также является то, что его действие будет ограничено проникновением корневых систем злаковых культур.

Известен способ биологической защиты окружающей среды от экотоксикантов (RU2092031C1), в котором проводят комплексную засадку территорий промышленных предприятий зелеными насаждениями -лиственными породами (береза, липа) в сочетании с травяными растениями (клевер, одуванчик), резистентными к токсинам, а для усиления их детоксикационной способности их кроны обрабатывают водным экстрактом культивируемых трав. Недостатком является отсутствие учета влияния кислотности почвы на растворимость токсикантов.

Известен способ снижения концентраций тяжелых металлов в почвах городских территорий путем высадки парковых газонных трав и древесных пород-ремедиаторов (RU2642868C1), в котором сначала производят высев смеси газонных трав, толерантных к затенению, затем в качестве фиторемедиаторов высаживают древесные породы клена остролистного и каштана конского таким образом, чтобы максимально в горизонтальном и вертикальном направлении перекрыть корневыми системами глубинно-загрязненную почву. В качестве источника органического вещества по углам и в центре ремедиационного парка высаживают породу липы крупнолистной. Осенью, во время массового листопада клена и каштана, листву собирают и вывозят с территории, а листовой опад липы оставляют в ремедиационном парке. Недостатком также является отсутствие учета влияния кислотности почвы на растворимость токсикантов.

Известен способ подготовки загрязненных тяжелыми металлами почвы для фиторемедиации (RU2670253C1), в котором проводят посадку на загрязненной тяжелыми металлами почве древесных растений-мелиорантов (кизильник черноплодный, яблоня домашняя, ива пятитычинковая, ива ломкая, липа крупнолистная, орех манчьжурский, сосна обыкновенная, липа мелколистная, орех серый, бузина кистевидная) что приводит к увеличению концентрации подвижных форм тяжелых металлов в почве для последующего поглощения растениями-ремедиантами. Данный способ можно рассматривать как прототип. Его недостаток состоит в том, что он не учитывает влияние кислотности почвы на растворимость токсикантов и эффективно применим только для токсикантов, имеющих кислоторастворимую форму.

Технической задачей изобретения является создание простого и эффективного способа рекультивации нарушенных земель от токсикантов и сокращения парниковых газов в атмосферном воздухе культурными насаждениями древесных растений.

Технический результат заключается в последовательном снижении концентрации токсикантов, переходящих в растворимую форму при различной кислотности почвы, в получении экологически безопасной продукции, которая может быть реализована и тем самым снизит расходы на биологическую рекультивацию нарушенных земель, а также в сокращении парниковых газов в атмосферном воздухе культурными насаждениями древесных растений.

Сущность изобретения заключается в том, что рекультивация нарушенных земель от токсикантов и сокращения парниковых газов в атмосферном воздухе культурными насаждениями древесных растений включает ежегодно проводимые в начале вегетационного периода растений мероприятия по идентификации токсикантов в рекультивируемых нарушенных землях и периодической химической мелиорации в ходе которой токсиканты переводятся в растворимую форму, которая впитывается культурными насаждениями древесных растений, причем в листьях древесных растений содержание токсикантов будет, по большей части, больше, чем в плодах [5], которые можно при этом относить к экологически безопасной продукции.

В качестве древесных растений используют саженцы, подвой которых выращивают из семян дикорастущих в местности нахождения нарушенных земель таких видов плодовых семечковых культур, как яблоня, груша, рябина, а в качестве привоя используют сорта народной селекции, которые отличает высокая приживаемость на семенных подвоях и относительная устойчивость к болезням.

По окончании каждого вегетационного периода опавшую листву собирают и вывозят с территории рекультивируемых нарушенных земель.

Пример реализации изобретения состоит в следующем.

Ежегодно в начале вегетационного периода растений проводится идентификация токсикантов в рекультивируемых нарушенных землях, в ходе которой определяется токсикант с наибольшей концентрацией.

Для токсикантов, имеющих водорастворимую форму, химическую мелиорацию проводят за счет поддержания нейтральной реакции почвы в диапазоне рН от 5,5 до 7,5 и регулирования водного режима.

Для токсикантов, имеющих кислоторастворимую форму, химическую мелиорацию проводят за счет кислования почв до рН от 4,5 до 5,5 и регулирования водного режима, например за счет добавления в почву раствора сульфата железа (II) в количестве не более 500 кг/га в расчете на единицу рН.

Для токсикантов, имеющих щелочерастворимых форму, химическую мелиорацию проводят за счет гипсования почв до рН от 7,5 до 9 и регулирования водного режима.

Пример различия в содержании тяжелых металлов в листьях и плодах приведен в таблице 1.

Список литературы

1. Гитарский М.Л., Карабань Р.Т., Чемерис М.В. Динамика накопления загрязняющих веществ в многолетних ягодных кустарниках // Лесное хозяйство. 1992, №10. С. 11-12.

2. Басов Ю.В., Басов А.Ю. Особенности аккумуляции тяжелых металлов гречихой в условиях техногенеза // Вестник ОрелГАУ. 2010, №4. С.39-42.

3. Григорьев А.А., Бородихин А.С., Руденко О.В., Сова Ю.А. Постановка эксперимента по идентификации модели гипераккумуляции тяжелых металлов топинамбуром при фиторемедиации почв // Современные проблемы науки и образования. 2013, №6. С.873/1-873/7.

4. Неведров Н.П., Проценко Е.П., Балабина И.П., Прусаченко А.В. Использование горчицы сарептской Brassica juncea (L) в целях очистки почв Курской области от загрязнений тяжелыми металлами // Проблемы региональной экологии. - 2013. - №6. - 5 с.

5. Дубовик, В. А. Продуктивность яблони в условиях возрастающего техногенного загрязнения почв Тамбовской равнины: диссертация … доктора сельскохозяйственных наук: 06.01.07 / В.А. Дубовик; ГНУ «Всероссийский селекционно-технологический институт садоводства и питомниководства». Мичуринск, 2009.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к прикладной экологии, занимающейся проблемой очистки почв, грунтов и территорий, загрязненных разнородными токсикантами. В способе ежегодно в начале вегетационного периода растений проводят идентификацию токсикантов в рекультивируемых нарушенных землях. В ходе периодической химической мелиорации токсиканты переводят в растворимую форму за счет регулирования водного режима и поддержания реакции рН почвы в диапазоне. В качестве древесных растений используют саженцы плодовых семечковых культур. По окончании каждого вегетационного периода опавшую листву собирают и вывозят с территории рекультивируемых нарушенных земель. В качестве древесных растений используют саженцы, подвой которых выращивают из семян дикорастущих в местности нахождения нарушенных земель видов плодовых семечковых культур, а в качестве привоя используют сорта народной селекции, которые отличает высокая приживаемость на семенных подвоях и относительная устойчивость к болезням. В качестве плодовых семечковых культур используют растения по меньшей мере одного рода, выбранного из группы, включающей яблоню, грушу, рябину. Для токсикантов, имеющих водорастворимую форму, химическую мелиорацию проводят за счет поддержания нейтральной реакции почвы в диапазоне рН от 5,5 до 7,5 и регулирования водного режима. Для токсикантов, имеющих кислоторастворимую форму, химическую мелиорацию проводят за счет кислования почв до рН от 4,5 до 5,5 и регулирования водного режима. Кислование почв проводят за счет добавления в почву раствора сульфата железа (II) в количестве не более 500 кг/га в расчете на единицу рН. Для токсикантов, имеющих щелочерастворимую форму, химическую мелиорацию проводят за счет гипсования почв до рН от 7,5 до 9 и регулирования водного режима. Способ позволяет последовательно снизить концентрацию токсикантов, переходящих в растворимую форму при различной кислотности почвы, способствует в получении экологически безопасной продукции, а также в сокращении парниковых газов в атмосферном воздухе культурными насаждениями древесных растений. 6 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ рекультивации нарушенных земель от токсикантов и сокращения парниковых газов в атмосферном воздухе культурными насаждениями древесных растений, характеризующийся тем, что ежегодно в начале вегетационного периода растений проводят идентификацию токсикантов в рекультивируемых нарушенных землях, в ходе периодической химической мелиорации токсиканты переводят в растворимую форму за счет регулирования водного режима и поддержания реакции рН почвы в диапазоне, а в качестве древесных растений используют саженцы плодовых семечковых культур, по окончании каждого вегетационного периода опавшую листву собирают и вывозят с территории рекультивируемых нарушенных земель.

2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что в качестве древесных растений используют саженцы, подвой которых выращивают из семян дикорастущих в местности нахождения нарушенных земель видов плодовых семечковых культур, а в качестве привоя используют сорта народной селекции, которые отличает высокая приживаемость на семенных подвоях и относительная устойчивость к болезням.

3. Способ по п. 2, характеризующийся тем, что в качестве плодовых семечковых культур используют растения по меньшей мере одного рода, выбранного из группы, включающей яблоню, грушу, рябину.

4. Способ по пп. 1, 2, характеризующийся тем, что для токсикантов, имеющих водорастворимую форму, химическую мелиорацию проводят за счет поддержания нейтральной реакции почвы в диапазоне рН от 5,5 до 7,5 и регулирования водного режима.

5. Способ по пп. 1, 2, характеризующийся тем, что для токсикантов, имеющих кислоторастворимую форму, химическую мелиорацию проводят за счет кислования почв до рН от 4,5 до 5,5 и регулирования водного режима.

6. Способ по п. 5, характеризующийся тем, что кислование почв проводят за счет добавления в почву раствора сульфата железа (II) в количестве не более 500 кг/га в расчете на единицу рН.

7. Способ по пп. 1, 2, характеризующийся тем, что для токсикантов, имеющих щелочерастворимую форму, химическую мелиорацию проводят за счет гипсования почв до рН от 7,5 до 9 и регулирования водного режима.