способ реагентной рекультивации почв

Формула изобретения

Способ рекультивации загрязненных земель, включающий последовательное нанесение трехслойного мелиоративного покрытия 20-сантиметровым слоем почвы с последующим залуживанием поверхности путем посева корневищных многолетних трав костреца и пырея в весовом соотношении семян 1:1 и нормой высева 20 кг/га, отличающийся тем, что площадку предварительно обрабатывают эквивалентным количеством модифицированной аминокислотной композиции, но не более 0,1 т на 100 м² обрабатываемой площади при общем содержании тяжелых металлов и мышьяка не более 10000 мг/кг до достижения рН водной вытяжки из почвы не менее 8 и значении аминокислотного коэффициента не менее 2, с последующим покрытием 5-сантиметровым слоем цеолитсодержащей породы, слоем карбонатной глины мощностью 10 см, смесью почвы с полимером акриламида водопоглощающего АК-639 марки В-415К в объемном соотношении 150:1 слоем 10 см.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для санации земель, содержащих токсические отходы в местах прошлого уничтожения химического оружия.

Известны способы электрохимической и биологической очистки грунтов и почв от радиоактивных и токсических веществ, основанные на использовании потенциалов напряжения постоянного тока и растений, накапливающих в вегетативной массе токсические вещества [1, 2].

Названные способы отличаются рядом существенных недостатков: высокой трудоемкостью, сложностью в исполнении, а также продолжительным сроком получения результатов, в связи с чем не получили широкого применения в природоохранной практике. В современной литературе предлагается также композиция для детоксикации почв [3], а также наиболее близкий к нашему изобретению кондиционер почвы [4], предусматривающие использование в качестве детоксикантов различных сорбентов, поглощающих токсические вещества: гуминовые кислоты, алкиламмониевую соль, полигексаметиленгуанидин, кремнийсодержащие компоненты и др. Названные соединения являются в большей части дорогостоящими, не производятся серийно, и поэтому их использование с целью детоксикации экономически нецелесообразно.

За прототип взят способ рекультивации загрязненных земель, основанный на поглощении и удержании влаги с растворенными в ней токсическими веществами, поступающей в почву при выпадении осадков и таянии снега, природными и химическими мелиорантами [5].

Способ рекультивации по прототипу заключается в следующем.

Рекультивацию площадки, где в прошлом уничтожалось химическое оружие, проводят в следующем порядке. Первоначально ее поверхность покрывают 10-сантиметровым слоем цеолитсодержащей породы, что способствует предотвращению диффузии продуктов деструкции отравляющих веществ из загрязненной почвы в слой вышерасположенных мелиорантов. Затем цеолитсодержащую породу перекрывают слоем карбонатной глины мощностью 15 см, что обеспечивает перехват воды, не поглощенной полимером акриламида и почвогрунтом, а также способствует раскислению почвенной влаги за счет высокого содержания карбонатов. На слой карбонатной глины наносят смесь почвы с полимером АК-639 акриламида водопоглощающего АК-639 марки В-415К в объемном соотношении 100:1 слоем 10 см. Сверху наносят 20-сантиметровый слой почвы, используемой для дальнейшего залуживания поверхности, включающего посев корневищных многолетних трав /кострец и пырей/ в весовой соотношении семян 1:1 и нормой высева 20 кг/га.

Технический результат, достигаемый при осуществлении данного способа рекультивации, заключается в том, что содержание /концентрация/ мышьяка снижается в почве испытуемой площадки в 20-25 раз и достигает уровня ПДК, что не превышает 2,0 мг/кг почвы.

Эффективность нового способа оценивалась по всхожести бобовых культур, отличающихся высокой чувствительностью к химическому загрязнению земель. При этом использовался классический метод подсчета числа взошедших проростков, опубликованный в литературном источнике "Методика государственного испытания сельскохозяйственных культур". - Ч.1-2. - М., 1965. Анализ показал, что после рекультивации всхожесть клевера розового возросла на 26%, что свидетельствует о высокой эффективности нового способа.

Недостатками способа являются:

- способ разработан применительно к почвам, загрязненным одним компонентом с ограниченным уровнем его содержания (мышьяк 50 мг/кг);

- способ не предназначен для рекультивации земель, загрязненных тяжелыми металлами, включая экологически значимые - кадмий, свинец, никель, медь, цинк, ртуть;

- способ неэффективен при нарушении мелиоративного защитного слоя, например в случае выветривания или при нерегулируемом самопроизрастании древесной растительности.

Задачей изобретения является усовершенствование существующего способа путем расширения номенклатуры загрязнителей и дополнительной защиты при нарушении мелиоративного защитного слоя.

Поставленная задача решается следующим образом.

В способе рекультивации земель, включающем нанесение трехслойного мелиоративного покрытия, состоящего из цеолитсодержащей породы, карбонатной глины, черноземного почвогрунта, проводят предварительную реагентную обработку загрязненного тяжелыми металлами и мышьяком участка эквивалентным количеством модифицированной аминокислотной композиции.

Процесс проводят следующим образом.

Первоначально рекультивируемую площадку обрабатывают эквивалентным количеством модифицированной аминокислотной композиции (АК-ЗЭ ТУ 18517698-3-98) для связывания тяжелых металлов и мышьяка в устойчивые малотоксичные комплексы 4 класса опасности. Количество реагента составляет не более 0,1 т на 100 м² при общем содержании тяжелых металлов и мышьяка не более 1000 мг/кг. Обработку считают удовлетворительной при pH водной вытяжки из почвы не менее 8 и значении аминокислотного коэффициента не менее 2.

Через сутки поверхность площадки покрывают 5-сантиметровым слоем цеолитсодержащей породы, что способствует предотвращению диффузии продуктов деструкции отравляющих веществ из загрязненной почвы в слой вышерасположенных мелиорантов. Затем цеолитсодержащую породу перекрывают карбонатной глины мощностью 10 см, что обеспечивает перехват воды, не поглощенной полимером акриламида и почвогрунтом, а также способствует раскислению почвенной влаги за счет высокого содержания карбонатов. На слой карбонатной глины наносят смесь почвы с полимером АК-639 акриламида водопоглощающего АК-639 марки В-415К в объемном соотношении 150:1 слоем 10 см. Сверху наносят 20-сантиметровый слой почвы, используемой для дальнейшего залуживания поверхности, включающего посев корневищных многолетних трав /кострец и пырей/ в весовом соотношении семян 1:1 и нормой высева 20 кг/га.

Эффективность нового способа оценивалась по всхожести бобовых культур, отличающихся высокой чувствительностью к химическому загрязнению земель. При этом использовался классический метод подсчета числа взошедших проростков, опубликованный в литературном источнике "Методика государственного испытания сельскохозяйственных культур". - Ч.1-2. - М., 1965. Анализ показал, что после рекультивации всхожесть клевера розового возросла на 32%, что свидетельствует о высокой эффективности нового способа.

Предлагаемое решение позволяет проводить рекультивацию сильно загрязненных тяжелыми металлами и мышьяком почв и почвогрунтов с дополнительной защитой при нарушении мелиоративного слоя, уменьшить толщину трехслойного мелиоративного покрытия, расширить номенклатуру детоксицируемых загрязнителей, т.е. осуществлять рекультивацию почв, подвергшихся загрязнению не только продуктами уничтожения и деструкции ОВ, но и отходами гальванических, металлургических и горнодобывающих производств.

Литература

1. Патент на изобретение № 2211493 /Россия/. Способ электрокинетической очистки грунтов от радиоактивных и токсических веществ. /А.С.Баринов, Л.Б.Прозоров, В.Б.Николаевский и др./ 27.08.2003.

2. Патент на изобретение № 2231944 /Россия/. Способ биологической очистки почв. /А.С.Лукаткин, Д.И.Башмаков/ 10.07.2004.

3. Патент на изобретение № 2226436 /Россия/. Композиция для детоксикации почв. /B.C.Белоусов, С.А.Ермоленко, О.И.Квасенков/ 10.04.2004.

4. Патент на изобретение № 2122903 /Россия/. Кондиционер почвы. /В.В.Матыченков, Е.А.Бочарникова, В.М.Дьяков/ 10.12.1998.

5. Патент на изобретение № 2329882 C2 /Россия/. Способ рекультивации земель. /А.И.Иванов, П.А.Иванов, А.П.Стаценко/ 20.06.2006.