способ биологической очистки почв от тяжелых металлов

Формула изобретения

Способ биологической очистки почв, загрязненных тяжелыми металлами, включающий высев семян одуванчика лекарственного в количестве 1,95-24,3 млн штук на га, скашивание и удаление зеленой массы до формирования цветоносных побегов, отличающийся тем, что в начале фазы формирования розетки листьев в почву вносят борную кислоту в дозах 0,5-10,0 кг·га^-1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области экологии окружающей среды, в частности к области биологической очистки почв, загрязненных тяжелыми металлами (ТМ).

Известен фиторемедиационный способ очистки загрязненных ТМ почв, который включает засев почвы семенами растений из семейств сложноцветных, бобовых и злаковых в соотношении 1:1:1 в количестве 1,50-22,90 млн штук на га с последующим многократным скашиванием их в течение вегетационного периода, высушиванием и удалением с поверхности почв (Авторское свидетельство RU №2229203, МКИ А01В 79/02, 2004). Недостатком способа является относительно невысокая эффективность очистки почв от ТМ.

Наиболее близким к предлагаемому является способ биологической очистки почв, загрязненных ТМ, с использованием семян одуванчика (Авторское свидетельство RU №2231944, МКИ А01В 79/02, 2004). Способ включает высев семян одуванчика лекарственного в загрязненную почву в количестве 1,95-24,3 млн штук на га, выращивание растений до фазы формирования цветоносных побегов, многократное скашивание и удаление зеленой массы. Недостатком способа является относительно невысокая эффективность очистки почв от ТМ. Способ не позволяет повышать уровень содержания бора в почве при его дефиците для растений.

Задачей настоящего изобретения является разработка высокоэффективного способа очистки почв от ТМ путем обогащения почвы бором при его дефиците для растений.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе очистки почвы от ТМ, включающем высев семян одуванчика лекарственного в количестве 1,95-24,3 млн штук на га, скашивание до формирования цветоносных побегов и удаление зеленой массы, согласно изобретению в начале фазы формирования розетки листьев в почву вносят борную кислоту в дозах 0,5-10,0 кг·га ^-1.

Анализ патентной и научно-технической литературы показал, что заявляемый способ биологической очистки почв от ТМ не был описан в литературе и содержит отличительные признаки по сравнению с известными аналогами.

В настоящее время в связи с неослабевающим антропогенным воздействием на окружающую среду большие территории Земли оказываются загрязненными ТМ, которые через различные пищевые цепочки могут оказывать вредное влияние на здоровье человека и животных. Очистка почвы от ТМ является актуальной проблемой защиты окружающей среды от техногенных воздействий. Известные способы биологической очистки почвы от ТМ являются экологически чистыми, однако они не позволяют эффективно удалять из почвы ТМ, являющиеся основными загрязнителями подлежащей очистке почвы. Целесообразно разрабатывать способы очистки почвы от ТМ, которые позволяют эффективно извлекать из почвы ТМ, являющиеся основными загрязнителями подлежащей очистке почвы, а также обогащать почву микроэлементами при их дефиците для растений. В частности, на северо-западе европейской части России, в странах Скандинавии и многих других странах для роста растений отмечается дефицит микроэлемента бора.

На территории, загрязненной ТМ - свинцом (1,46 ПДК почвы), цинком (4,82), медью (4,34) и никелем (3,60 ПДК почвы), с низким содержанием подвижного бора в почве (0,0007 мг·кг^-1) был проведен эксперимент. Почвы засевали семенами растений семейства сложноцветных - одуванчика лекарственного (Taraxacum officinale Web.) 1,95 млн штук на га. В начале фазы формирования розетки листьев создавали 5 вариантов эксперимента, отличающихся уровнем обеспеченности бором растений: 1 - контроль, без внесения в почву борной кислоты, естественное содержание подвижного бора в почве составляло 0,0007 мг·кг ^-1; 2-5: в аналогичную контролю почву с содержанием подвижного бора 0,0007 мг·кг^-1 вносили дозы борной кислоты - 0,5; 1,5; 5,0; 10,0 кг·га^-1 . По предварительным данным, дозы борной кислоты менее 0,5 кг·га ^-1 и более 10,0 кг·га^-1 являются не эффективными для выноса ТМ из почвы одуванчиком лекарственным. В период, когда растения набирали большую вегетативную массу до формирования цветоносных побегов, надземную их часть срезали, атомно-абсорбционным методом проводили определение содержания ТМ в надземной части растений каждого варианта эксперимента. Определяли также сухую массу надземной части растений. Выявляли таким образом дозу борной кислоты, которая способствует максимальному выносу из почвы ТМ - основных загрязнителей подлежащей очистке территории. Эту дозу борной кислоты вносили в начале фазы формирования розетки листьев одуванчика. В период, когда растения набирали большую вегетативную массу до формирования цветоносных побегов, их срезали и удаляли с загрязненной территории. Эту процедуру повторяли по мере отрастания надземной части растений 3-4 раза за вегетационный период.

Во всех вариантах эксперимента средняя сухая масса одуванчиков с 1 га составила 158 ц. Данные, характеризующие вынос ТМ из загрязненной почвы, представлены в таблице 1. Результаты анализа содержания ТМ у одуванчика показали, что внесение в почву борной кислоты способствует повышению содержания ТМ в надземной части растений. В результате очистки почвы одуванчиком в контроле без внесения в почву борной кислоты снизилось содержание ТМ в почве до 87% от исходного уровня за 1 укос (таблица 2). В то время как в результате очистки почвы одуванчиком с использованием борной кислоты снизилось содержание ТМ в почве до 74% от исходного уровня за 1 укос. Для очистки загрязненных почв от ТМ до уровня ПДК с помощью одуванчика без использования борной кислоты проводилось 6-9 укосов, а с использованием борной кислоты - 3-4 укоса (таблица 3). Данные показали, что в результате применения борной кислоты при очистке почвы от ТМ одуванчиком можно в 2 раза снизить сроки, необходимые для очистки почвы. С учетом того, что одуванчик лекарственный характеризуется относительно высокой интенсивностью роста, его можно скашивать при благоприятных условиях по 3-4 раза за вегетационный период. Предлагаемый способ позволяет снизить сроки очистки почвы от ТМ до 1 вегетационного периода вместо 2 и более при использовании известных способов очистки.

Таким образом, борная кислота в дозах 0,5-10 кг·га^-1 эффективно стимулирует вынос одуванчиком ТМ из почвы с низким содержанием бора. Это позволяет сделать заключение о том, что борную кислоту в определенных дозах можно рекомендовать для внесения в загрязненную ТМ почву с низким содержанием бора под одуванчик лекарственный с целью значительного увеличения выноса этим растением ТМ из почвы. Регулированием вносимых в почву доз борной кислоты можно стимулировать максимальный вынос растениями из почвы определенных ТМ.

Предлагаемый способ позволяет значительно - на 20-129% увеличить вынос ТМ из почвы при биологической очистке загрязненных ТМ почв и регулировать вынос из почвы определенных ТМ. Способ позволяет в 2 раза снизить сроки, необходимые для очистки почв от ТМ. При этом способ позволяет обогащать почву бором при его дефиците для растений. Внесение в почву борной кислоты снижает развитие болезней у растений при их дальнейшем выращивании в качестве сельскохозяйственных культур. Борная кислота является не дорогостоящей и вносится в почву по сравнению с другими удобрениями в низких дозах. Способ позволяет проводить рекультивацию загрязненных техногенным воздействием земель. На территориях, очищенных от ТМ, целесообразно организовывать лесные насаждения, пастбища для выпаса скота, выращивать сельскохозяйственные растения. Способ является экологически чистым, не трудоемким и не требует больших материальных затрат.