сорбент-мелиорант для инактивации тяжелых металлов в почве

Формула изобретения

Сорбент-мелиорант для инактивации тяжелых металлов в почве, содержащий минеральные компоненты, отличающийся тем, что в качестве минеральных компонентов он содержит глауконитовый песок, термонеизмененную отвальную породу угольных шахт и синие глины при соотношении компонентов, мас.%: соответственно 25, 60 и 15.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к мелиорации почв и может быть использовано при рекультивации земель, загрязненных тяжелыми металлами, пестицидами и т.д. как сельскохозяйственных угодий, так и промышленных ландшафтов.

Известен состав (1) для мелиорации и рекультивации земель, в котором для восстановления плодородия нарушенных почв используется мелиорирующий компост, содержащий терриконовую породу и навоз. Согласно изобретению мелиорирующий компост содержит, мас.%: терриконовую породу - 25-50 и навоз - 50-75.

Недостатком данного состава является некачественное обеспечение извлечения тяжелых металлов, а также недостаточная эффективность улучшения структуры почв.

Наиболее близким техническим решением является состав (2) для мелиорации почв «СОРБЕКСОМ» на органической основе с добавлением минеральных компонентов, при этом в качестве органической основы применяется сапропель, а в качестве минеральных компонентов цеолит и глинозем; при следующем соотношении компонентов, мас.%: сапропель 60-70, цеолит 23-27, глинозем 8-11.

Недостатком известного состава является то, что разработка и транспортировка основного компонента - сапропеля - процесс дорогостоящий и зачастую на практике приводит к деградации элементов ландшафта в местах его добычи. В результате происходит неэквивалентная трансформация и перенос типов и видов негативного и техногенного влияния при осуществлении мелиорации почв «СОРБЕКСом» с элементов агроландшафта на природный ландшафт.

Задачей изобретения является очистка почв урбо- и агроландшафтов путем снижения загрязнения тяжелыми металлами, пестицидами и улучшение водно-физических свойств почв.

Решение данной задачи достигается за счет использования экологически совместимого с почвой сорбент-мелиоранта, содержащего минеральные компоненты: глауконитовый песок, термонеизмененную породу угольных шахт и синие глины.

Преимущества данного сорбент-мелиоранта заключаются в простоте его приготовления и использования, в высокой катионной способности, коагуляции почвенных частиц и вытеснения обменного натрия; очистке загрязненных почв от тяжелых металлов; улучшение водно-физических свойств и повышение содержания микроэлементов в почве. Кроме того, предлагаемый сорбент-мелиорант обладает пролонгирующим действием за счет термонеизменной породы угольных шахт и глауконитового песка, которые способны увеличивать время своего благоприятного воздействия на почву в течение ряда лет.

Для изучения процесса очистки почв были проведены полевые исследования, а также опыты в вегетативных сосудах.

Состав для инактивации тяжелых металлов в почве в лабораторных условиях получали путем перемешивания высушенного глауконитового песка при температуре 70°С и термонеизмененной породы угольных шахт с величиной фракций 1-10 мм, предварительно обработанного суспензией из синих глин - в соотношении 1:1; 1:2, соответственно глины и воды, все составляющие смешивались в заданном соотношении.

Исследования по определению химического состава и оптимального состава сорбент-мелиоранта проводились в эколого-аналитической лаборатории ФГНУ «РосНИИПМ». Лаборатория аккредитована в системе Саал, аттестат аккредитации № POCC. RU 0001.512581 действует до 08.08.2010 г. В таблице 1 приведены результаты химического состава составляющих сорбент-мелиоранта.

Таблица 1
Химический состав сорбент-мелиоранта
Проба	Показатели
Кислоторастворимая форма, мг/кг	Подвижная форма, мг/кг	Водорастворимая форма, мг/кг
Pb	Cu	Zn	Cd	Ni	Pb	Cu	Zn	Cd	Ni	Pb	Cu	Zn	Cd	Ni
Глауконитовый песок	2,25	1,34	12,61	0,03	3,13	0,737	0,018	0,021	0,004	0,067	0,086	0,004	0,003	0,0005	0,060
Термоизмененная отвальная порода угольных шахт	59,52	21,80	20,05	0,06	8,58	2,644	0,019	0,005	0,018	2,206	0,027	0,016	0,010	0,013	0,834
Синяя глина	3,90	2,60	12,38	0,02	3,21	0,068	0,019	0,003	0,004	0,137	0,115	0,007	0,008	0,0003	0,023

В таблице 2 предложены результаты опытов по определению оптимального состава сорбент-мелиоранта.

В полевых условиях с помощью разбрасывателя удобрений мелиорант вносят в почву, затем плугами запахивают в мелиорируемый слой на 20 см.

Таблица 2
Определение оптимального состава сорбент-мелиоранта
№ п п	Состав сорбент-мелиоранта, мас.%	Емкость поглощения, мг-экв./100 г	Недостатки
1	2	3	4
1	глауконитовый песок - 25 термонеизмененная отвальная порода угольных шахт - 60 синие глины - 15	200,0	оптимальный состав
2	глауконитовый песок - 47 термонеизмененная отвальная порода уголных шахт - 36 синие глины - 17	160,0	не обеспечивает качественного извлечения тяжелых металлов
	глауконитовый песок - 30 термонеизмененная отвальная порода угольных шахт - 55 синие глины - 15	180,0	невысокий уровень оструктуривания почв
4	глауконитовый песок - 40 термонеизмененная отвальная порода угольных шахт - 30 синие глины - 30	140,0	нарушает водно-физический режим почв
5	глауконитовый песок - 60 термонеизмененная отвальная порода угольных шахт - 10 синие глины - 30	120,0	не обеспечивает качественного процесса удобрения почв
6	глауконитовый песок - 15 термонеизмененная отвальная порода угольных шахт - 50 синие глины - 35	120,0	не обеспечивает качественного процесса удобрения почв

В ходе проведенных исследований было установлено, что за счет фракций термонеизмененной отвальной породы угольных шахт (1-10 мм) происходит вытеснение поглощенного натрия из почвы и происходит коагуляция почвенных частиц, а пленка из синей глины, покрывающая фракции термонеизмененной отвальной породы угольных шахт, позволяет извлекать из почвы подвижные формы тяжелых металлов и переводить их в неподвижные за счет мембранного эффекта, делая тяжелые металлы недоступными для растений. Глауконитовый песок и синие глины за счет минерального обмена между собой позволяют достигнуть наибольшего удобрительного эффекта, улучшая водопроницаемость почвы и осуществляя структурирование почвы. Таким образом, в результате использования сорбент-мелиоранта можно производить очистку сильно загрязненных почв, одновременно оструктурить ее, улучшить водопроницаемость и повысить содержание соединений азота, кальция и др.