способ контроля эффективности рекультивации нарушенных тундровых почв различного гранулометрического состава посредством анализа активности дегидрогеназы

Формула изобретения

Способ контроля эффективности рекультивации нарушенных тундровых почв с учетом гранулометрического состава, включающий внесение торфа в почвы и контроль за восстановлением их плодородия, отличающийся тем, что определяют гранулометрический состав нарушенной почвы, например, пирофосфатным методом и назначают дозы торфа в зависимости от гранулометрического состава почв, затем отбирают пробы торфа - проба № 1, нарушенной почвы - проба № 2 и нарушенной почвы с добавлением торфа - проба № 3, определяют активность фермента дегидрогеназы отобранных проб в динамике не реже чем через каждые 10 суток и в течение не более 40 суток, при этом о начале рекультивации нарушенной почвы с помощью дозы торфа судят по повышению активности дегидрогеназы пробы № 3 относительно активности дегидрогеназы пробы № 2, а об окончании рекультивации судят по выравниванию активности дегидрогеназы пробы № 3 с активностью дегидрогеназы пробы № 1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано при контроле эффективности рекультивации нарушенных тундровых почв различного гранулометрического состава (т.е. с отсутствием верхнего плодородного слоя, вследствие проведения строительных или ремонтных работ), осуществляемой с помощью торфа, представляющего из себя природное образование и содержащего в своем составе негумифицированные растительные остатки, перегной, минеральные включения и микроорганизмы, приводящие к восстановлению их плодородия с участием фермента дегидрогеназы в соответствующих биохимических процессах.

Известен способ контроля эффективности рекультивации нарушенных тундровых почв методом визуализации в полевых условиях, включающим внесение в почвы торфа и наблюдение за восстановлением их плодородия (О.П.Андреев, Г.П.Ставкин, И.Л.Левинзон, И.Б.Перепелкин, С.А.Лобастова. Защита и восстановление земель и ландшафтов Крайнего Севера при добыче газа // Экология и промышленность России. - 2003. - Июнь. - С.4-9).

Недостатками известного способа являются использование торфа без учета гранулометрического состава нарушенных тундровых почв Крайнего Севера, а также многолетнее наблюдение (в течение 15-20 лет) за эффективностью рекультивации данных почв методом визуализации. В результате отмеченные недостатки не позволяют рационально использовать местный торф в качестве единственного рекультивирующего средства восстановления нарушенных тундровых почв, а также для экспрессного и широкомасштабного контроля их рекультивации.

Наиболее близкими к заявленному способу являются способ контроля создания плодородного слоя на грунте методом визуализации в полевых условиях, включающим его покрытие смесью песка, торфа и других компонентов и наблюдение за произрастанием травяного покрова (Семенцов А.Ю. Применение суперкомпоста ПИКСА для реабилитации городских почв. - М.: ВНИИИА, 2006. - 32 с.).

Существенными недостатками данного способа являются использование торфа без учета гранулометрического состава грунтов, а также многомесячные наблюдения (в течение 12-24 месяцев) за созданием плодородного слоя на грунтах методом визуализации в полевых условиях. В результате отмеченные недостатки не позволяют рационально использовать местный торф в качестве единственного рекультивирующего средства восстановления нарушенных почв, а также для экспрессного и широкомасштабного контроля эффективности их рекультивации.

Целью предлагаемого изобретения является решение технической задачи определения рациональной дозы местного торфа, необходимой для восстановления плодородия нарушенных земель в зависимости от гранулометрического состава нарушенных тундровых почв, а также экспрессного и широкомасштабного контроля эффективности рекультивации с помощью торфа данных почв в динамике методом анализа активности фермента дегидрогеназы.

Данная техническая задача решена благодаря тому, что на первом этапе определяют гранулометрический состав нарушенных почв, например,, пирофосфатным (см. Практикум по почвоведению, М.: Колос, 1980, с.73-87) или любым другим методом. Рациональную дозу торфа в виде соотношения торф: почва выбирают из таблицы в зависимости от гранулометрического состава почв. На втором этапе отбирают пробы торфа (проба № 1), нарушенной почвы (проба № 2) и нарушенной почвы с добавлением рациональной дозы торфа (проба № 3).

Таблица
Рациональные дозы торфа в виде соотношения торф:почва в зависимости от их гранулометрического состава
Классификация почв по грапулометрнческому составу	Содержание физической глины (частицы<0,01 мм), %	Соотношение торф:почва
Песок рыхлый	0-5	1:4
Песок связный	5-10	1:4
Супесь	10-20	1:4÷1:5
Суглинок легкий	20-30	1:5÷1:6
Суглинок средний	30-40	1:6÷1:7
Суглинок тяжелый	40-50	1:7÷1:8
Глина легкая	50-65	1:8÷1:11
Глина средняя	65-80	1:11÷1:20
Глина тяжелая	>80	1:20

В качестве метода анализа используют определение активности фермента дегидрогеназы отобранных проб с применением реактивов - карбоната кальция, водных растворов глюкозы и 2,3,5-трифенилтетразолийхлорида, насыщенного щелочного раствора пирогаллола и этилового спирта.

При этом о начале рекультивации нарушенной почвы с помощью торфа судят по повышению активности дегидрогеназы пробы № 3 относительно пробы № 2. Об окончании рекультивации судят по выравниванию активности дегидрогеназы пробы № 3 с активностью дегидрогеназы пробы № 1.

Способ осуществляют следующим образом. Отбирают несколько вариантов проб, а именно: из торфа (проба № 1), нарушенной почвы (проба № 2) и нарушенной почвы с добавлением рациональной дозы торфа (проба № 3). Пробы для анализа активности дегидрогеназы отбирают в 6-ти кратной повторности, в которых определяют ее активность в динамике не реже чем через каждые 10 суток и в течение не более 40 суток.

Активность дегидрогеназы проб анализируют с помощью модифицированной колбы Эрленмейера (1) с коленчатым отростком (2), изображенной на фиг.1.

С целью анализа активности дегидрогеназы, по 1 г пробы отдельно из каждого вышеназванного варианта помещают в модифицированные колбы Эрленмейера (1), в которые затем последовательно добавляют 0,1 г тонкоизмельченного карбоната кальция, по 1 мл 1%-х водных растворов глюкозы и 2,3,5-трифенилтетразолийхлорида (а), и все это перемешивают. Далее в коленчатый отросток (2) с помощью шприца вводят насыщенный щелочной раствор пирогаллола (б). Колбы герметизируют и ставят на инкубирование в термостат при 30°С на одни сутки.

После завершения инкубирования проб производят экстракцию образующегося в них 2,3,5-трифенилформазана (вещество красного цвета) с помощью этилового спирта (5 раз по 4 мл). Экстракты каждой пробы объединяют до объема 25 мл и измеряют оптическую плотность на спектрофотометре (при длине волны Х=490 им). Затем рассчитывают по калибровочному графику (в единицах мкг или мг 2,3,5-трифеплформазана/(г·сут)) количество 2,3,5-трифенилформазана, выражаемое в процентах от контрольного варианта, т.е. торфа и различающееся в различных вариантах, что в результате позволяет судить о начале и окончании рекультивации нарушенной почвы с помощью торфа.

По результатам этих экспериментов, проведенных в динамике не реже чем через 10 суток и в течение не более 40 суток, выявляют начало рекультивации нарушенных тундровых почв с помощью торфа. Оно соответствует повышению активности дегидрогеназы пробы № 3 относительно активности дегидрогеназы пробы № 2. Окончание рекультивация определяют по моменту выравнивания активности дегидрогеназы пробы № 3 с активностью дегидрогеназы торфа (проба № 1).

Так, при внесении торфа в нарушенные почвы (связнопесчаного гранулометрического состава) в соотношении 1:4, активность дегидрогеназы за 20 сут возрастала в среднем на 20 и 46% (2 и 4) по сравнению с вариантами без внесения торфа (1 и 3), см. фиг.2.

Заявляемое техническое решение позволяет определить величину рациональной дозы местного торфа, необходимой для проведения рекультивации нарушенных земель в условиях тундры, и произвести экспресс-оценку скорости рекультивации. Как следствие оптимизируются затраты на проведение работ по рекультивации нарушенных земель и снижается брак в работах по рекультивации, связанный с низким качеством контроля методом визуальных наблюдений, выходящим за пределы отрезка времени, когда предоставляется гарантия на выполненные подрядчиком работы по рекультивации.