Способ ускоренного восстановления плодородия земель сельскохозяйственного назначения, загрязненных нефтью и нефтепродуктами

Способ ускоренного восстановления плодородия земель сельскохозяйственного назначения, загрязненных нефтью и нефтепродуктами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к нефтяной промышленности, сельскому хозяйству и экологии и может быть использовано, в частности, для ускоренного восстановления плодородия, в первую очередь, пахотных земель, а также других почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами до 1 л/м², как в процессе ее добычи, транспортировки (теряется от 1,5 до 10 млн тонн в год), практического использования различных нефтепродуктов (бензин, керосин, мазут и т.д.). Общеизвестно, что земли, загрязненные нефтью или продуктами ее переработки, в зависимости от степени загрязнения, надолго выбывают из сельскохозяйственного оборота (5 и более лет), поскольку это отрицательно сказывается на состоянии пахотного слоя почв: существенно нарушаются водно-физические, агрохимические, биологические, аэрационные свойства, в результате чего резко падает ее плодородие и становится невозможным на них возделывать сельскохозяйственные культуры.

Известен способ ускоренной рекультивации почвы, загрязненной нефтепродуктами, включающий влияние незагрязненных грунтов, минеральных удобрений, обработку углеводородокисляющими микроорганизмами, рыхление и посев многолетних трав, отличающийся тем, что нефтезагрязненные почвы укладывают на глинисто-щебенчатый экран специально обустроенных делянок, вносят туда слой торфа, а в качестве минерального удобрения добавляют нитрофоску, после чего композиционную почву перепахивают, выравнивают, наносят слой сухого активного ила, на поверхность ила укладывают семена многолетних трав, закрепляют их тонким слоем торфа и увлажняют суспензией ассоциированной культуры углеводородокисляющих микроорганизмов, выделенных из почвы, длительно содержащей углеводороды нефти, из расчета 100·10⁶ клеток в 1 мл воды (заявка: 94043529/13, 13.12.1994, опубликовано: 27.09.1996 г.) - прототип.

Основными недостатками являются:

1. Большие энергозатраты при обустройстве делянок с глиняно-щебенчатом экраном, снятии почвозагрязненного грунта, его транспортировка и укладка на специально оборудованную делянку.

2. Данный способ практически не приемлем для восстановления плодородия почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами на больших площадях сельскохозяйственных земель, если применим, то только при локальных загрязнениях.

Известен способ биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтью, в лесостепных, степных, полупустынных зонах (варианты), включающий поэтапную, в течение нескольких лет, агротехническую и фитомелиоративную очистку земель путем обработки ее сорбентом, рыхления, снегозадержания, культивации, внесения минеральных удобрений, боронования, посева азотсодержащих трав, запахивания зеленой массы на сидерат, в первый год и последующие два года проводят в определенной последовательности и сочетании агротехническую и фитомелиоративные операции с определенной протяженностью по времени и временам года в зависимости от степени загрязнения нефтью плодородных земель (заявка: 95112785/13, 25.07.1995, опубликовано: 20.01.1998 г.) - аналог. Недостатком способа является очень продолжительное восстановление плодородия почв (не менее 3 лет), что связано с большим объемом агротехнических и фитомелиоративных операций и ведет к большим энергетическим затратам и, что самое важное, не приводятся конкретные результаты научных исследований, подтверждающих эффективность рекомендуемого способа восстановления плодородия почв в 1-й, 2-й и 3-й год, какова урожайность «устойчивого растительного покрова».

Техническим результатом предлагаемого технического решения является устранение отмеченных недостатков прототипа, аналога и ускоренное восстановление плодородия земель сельскохозяйственного назначения, загрязненных нефтью и продуктами ее переработки до 1 л/м² (10000 л/га) при экологической норме 1 г/кг почвы, позволяющей в первый вегетационный период повысить плодородие почв, урожайность сельскохозяйственных культур.

Технический результат достигается тем, что для ускоренного восстановления плодородия почв применяют на 1 м² загрязненной почвы: 0,3 кг измельченной до 1,0 см соломы злаковых культур, 0,2 кг древесного уголя размером 2-5 мм, 0,1 кг обычного песка, 1 кг чистой, незагрязненной почвы, 1 кг среднеразложившегося торфа (эти компоненты нужны для нейтрализации загрязнений нефти и улучшения аэрационных свойств почвы), 3 кг полуперепревшего навоза КРС, 0,3 кг куриного помета, 0,25 кг осадков городских сточных вод (ОГСВ), 0,3 кг биогумуса, 50 мл Байкал-ЭМ1, 50 г NPK (нитрофоски) - (эти компоненты нужны для обогащения почвы органическим веществом, широким набором макро- и микроэлементами, богатой разнообразной микрофлорой), 0,5 кг СаСО₃ - для нейтрализации возможного подкисления почвы, 0,3 кг CaSO₄ - для нейтрализации возможного подщелачивания почвы.

Применение измельченной соломы осадков городских сточных вод, полуперепревшего навоза КРС, куриного помета, древесного угля, способствуют утилизации образующихся данных отходов и оздоровлению окружающей природной среды.

Способ осуществляют следующим образом.

Весной на специально выбранной подготовительной площадке, готовят удобрительную смесь с учетом рекомендуемых доз предлагаемых компонентов, рассчитанную на определенную площадь загрязненной земли (1 л/м²), например на 0,1 га.

Для этого на подготовительную площадку завозится:

- 3,0 т полуперепревшего навоза КРС;

- 3,0 т торфа;

- 0,3 т куриного помета;

- 3,0 т чистой почвы;

- 0,3 т биогумуса;

- 0,25 т ОГСВ;

- 0,3 т измельченной соломы;

- 0,1 т обычного песка;

- 0,2 т древесного угля;

- 0,05 т нитрофоски;

- 0,5 т СаСО₃;

- 0,3 т CaSO₄;

- 20 л Байкал-ЭМ1.

Итого: 11,5 т.

Байкал-ЭМ1 разбавляется, как минимум, в 3 раза, равномерно разбрызгивается на приготовленную биомассу и все эти компоненты тщательно перемешиваются. Полученная таким путем однородная органо-минеральная биомасса загружается экскаватором на типовой навозоразбрасыватель и равномерно разбрасывается на загрязненный участок, например пашню. По окончании этой работы тут же разбросанные компоненты запахиваются на глубину 15-20 см с оборотом пласта типовым плугом. После этого производят предпосевную культивацию с одновременным боронованием. Поле готово к посеву.

В 1-й год высевают овес, как менее требовательную к плодородию культуру, на 2-й год - ячмень, на 3-й год - яровую пшеницу, как отзывчивые к плодородию почв. Норму высева, глубину посева и другие агротехнические мероприятия, от начала сева до уборки урожая, т.е. в течение вегетационного периода выполняют согласно технологиям возделывания этих культур, рекомендованных для данной климатической зоны, при созревании растений учитывают урожайность.

Результаты полевых испытаний.

В качестве объектов исследований были взяты нефть, добываемая в Красноярском районе Самарской области. Химический состав нефти, по данным «Самаранефть» в среднем характеризуется следующими данными: углерод: (83-87%), водород (12-14%), азот, сера, кислород (1-2%). Десятые и сотые доли процента составляют многочисленные микроэлементы, набор которых в любой нефти примерно одинаков.

Мелкоделяночные полевые опыты были заложены на полях ООО «Чебоксарская птицефабрика» на серой лесной почве. Предшественник - картофель. Прошлогодняя пшеничная солома, куриный помет были взяты с данной птицефабрики, навоз КРС, торф, песок - с учхоза «Приволжское», ОГСВ - с очистных сооружений г. Новочебоксарска, биогумус, Байкал-ЭМ1, нитрофоска, СаСО₃ и CaSO₄ куплены в магазинах.

Агрохимическая характеристика почвы: pH_kcl - 5,99; содержание гумуса - 3,59%; подвижного фосфора - 251,5 мг/кг; обменного калия - 187,0 мг/кг. Приведенные данные свидетельствуют о достаточно высоком плодородии серой лесной почвы. Возделываемые культуры: 1-й год - овес сорта «Улов»; 2-й год - ячмень сорта «Биос-1»; 3-й год - яровая пшеница сорта «Московская 35». Норма высева испытуемых культур - 6 млн шт. на 1 га, на 1 м² - 600 шт. Расположение делянок - систематическое, площадь одной делянки - 1 м². Повторность - шестикратная. Биологическую активность определяли методом льняной ткани по Е.Н. Мишустину. Агрохимические показатели почвы, характеризующие ее плодородие - общепринятыми методами. Математические расчеты выполнены по Б.Н. Доспехову.

Результаты изучения влияния нефтезагрязнения (1 л/м²) на биологическую активность серой лесной почвы при возделывании овса, ячменя и яровой пшеницы приведены в табл. 1.

Из данных, приведенных в табл. 1, следует, что нефтезагрязнение тормозит развитию биологической активности почвы, на 22%, а комплекс рекомендованных компонентов не только устраняет отрицательный эффект влияния нефти на микробный процесс в почве, но и существенно стимулирует их деятельность, способствуя повышению биологической активности до 35,3%. Из научных источников известен общеизвестный факт, что при повышении биологической активности почвы повышается и урожайность возделываемых сельскохозяйственных культур, так как при этом лучше усваиваются растениями необходимые элементы питания.

Результаты изучения влияния нефтезагрязнения на плодородие пахотного слоя серой лесной почвы после 3-летнего взаимодействия нефти и компонентов окультуривания приведены в табл. 2.

Из данных, приведенных в табл. 2, следует, что за 3 года взаимодействия с почвой нефть подкисляет почвенную среду, снижает подвижность элементов питания (Р₂О₅ и K₂O), однако наблюдается незначительное увеличение количества гумуса (0,53%). Скорее всего это не содержание гумуса, а высокосодержащее углерод органическое вещество. Комплекс компонентов, направленных на восстановление плодородия почвы, способствует значительному повышению ее плодородия: кислая среда смещается в нейтральную сторону, существенно возрастают показатели гумуса, подвижного фосфора и обменного калия.

Результаты изучения влияния нефтезагрязнения на урожайность овса, ячменя и яровой пшеницы, выращенных в звене полевого севооборота, в табл. 3.

Из данных, приведенных в таблице 3, видно, что почва, загрязненная нефтью на протяжении 3-х лет, сказывается отрицательно на урожайности культурных зерновых культур (устойчивость овса снижается на 41,4%, ячменя на 15,0%, яровой пшеницы на 2,5%), а различные компоненты в рекомендуемых дозах уже в 1-й год способствуют повышению урожайности овса на 30,0%, на 2-й год повышают урожайность ячменя на 58,3%, на 3-й год повышают урожайность лишь на 2,5%, так как резервы плодородия были использованы предыдущими культурами: овсом и ячменем.

Таким образом, на основании проводимых полевых испытаний установлено, что рекомендуются дозы различных ингредиентов, включая отходы животноводческих производств, жизнедеятельности человека, стимуляторов роста (биогумуса, Байкала-ЭМ1), а также полное минеральное удобрение, что способствует ускоренному восстановлению плодородия почвы, повышению урожайности возделываемых сельскохозяйственных культур, оздоровлению окружающей природной среды.

Способ укоренного восстановления плодородия земель сельскохозяйственного назначения, загрязненных нефтью и нефтепродуктами до 1 л/м², включающий внесение незагрязненной почвы, песка, органических и минеральных удобрений, измельченной соломы, древесного угля, эффективных микроорганизмов, отличающийся тем, что незагрязненная почва, песок, полуперепревший навоз КРС, осадки городских сточных вод, торф, куриный помет, биогумус, измельченная солома, древесный уголь, нитрофоска, известь и гипс весной тщательно перемешиваются на специально выбранной подготовительной площадке с равномерным орошением разбавленным раствором эффективных микроорганизмов Байкал-ЭМ1 с последующей погрузкой и равномерным разбрасыванием однородной биомассы на загрязненный участок, вспахиванием на глубину 15-20 см с оборотом пласта, предпосевной культивацией с боронованием и посевом соответствующих сельскохозяйственных культур, что позволяет в 1-й же вегетационный период восстановить плодородие почвы, повысить урожайность возделываемой культуры, оздоровить окружающую природную среду.