RU2583696C2 - Способ очистки почв урбанизированных территорий от загрязнений цинком и медью - Google Patents

Способ очистки почв урбанизированных территорий от загрязнений цинком и медью Download PDF

Info

Publication number
RU2583696C2
RU2583696C2 RU2014138688/13A RU2014138688A RU2583696C2 RU 2583696 C2 RU2583696 C2 RU 2583696C2 RU 2014138688/13 A RU2014138688/13 A RU 2014138688/13A RU 2014138688 A RU2014138688 A RU 2014138688A RU 2583696 C2 RU2583696 C2 RU 2583696C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
soil
amaranth
plants
copper
zinc
Prior art date
Application number
RU2014138688/13A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014138688A (ru
Inventor
Николай Петрович Неведров
Елена Петровна Проценко
Наталья Игоревна КОСОЛАПОВА
Илона Вячеславовна Глебова
Александр Александрович Проценко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный университет"
Priority to RU2014138688/13A priority Critical patent/RU2583696C2/ru
Publication of RU2014138688A publication Critical patent/RU2014138688A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2583696C2 publication Critical patent/RU2583696C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/10—Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes
    • B09C1/105—Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes using fungi or plants
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B79/00—Methods for working soil
    • A01B79/02—Methods for working soil combined with other agricultural processing, e.g. fertilising, planting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F5/00—Fertilisers from distillery wastes, molasses, vinasses, sugar plant or similar wastes or residues, e.g. from waste originating from industrial processing of raw material of agricultural origin or derived products thereof
    • C05F5/002—Solid waste from mechanical processing of material, e.g. seed coats, olive pits, almond shells, fruit residue, rice hulls
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F9/00—Fertilisers from household or town refuse
    • C05F9/04—Biological compost

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Cultivation Of Plants (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способам очистки почв от загрязнений цинком и медью. Осуществляют предварительное подкисление почвы компостом жомодефеката при дозе внесения 10-20 т/га. Выращивают на загрязненных почвах растения-ремедиаторы, представляющие собой амаранты и бархатцы, с последующим удалением. Бархатцы высаживают по периметру клумбы, а амарант в центре клумбы. В фазу зацветания надземную фитомассу растений амаранта удаляют и переносят на сельскохозяйственные угодья, испытывающие нехватку эссенциальных микроэлементов цинка и меди. Обеспечивается снижение содержания токсичных концентраций тяжелых металлов в корнеобитаемом слое почв. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

Description

Изобретение относится к области экологии и может быть использовано для очистки от загрязнений цинком и медью урбанизированных черноземных и серых лесных почв, а также для повышения плодородия сельскохозяйственных почв, обедненных микроэлементами.
В настоящее время известно, что очистка почв от загрязнений тяжелыми металлами с помощью растений является сравнительно новым методом (пятнадцать лет) экологическим, прогрессивным и экономически выгодным. Он позволяет уменьшить миграцию тяжелых металлов из почвы в грунтовые воды и препятствовать их попаданию в организм человека [1].
Известны способы очистки почв от тяжелых металлов (Pb, Cd, Zn, Cu, Hg и др.) с помощью выращивания на загрязненных почвах растений горчицы, ячменя, топинамбура, льна, райграса, рапса, гороха и др. [2, 3, 4]. Методы основаны на сезонном выращивании растений-ремедиаторов на загрязненных почвах и переносе тяжелых металлов из пахотного слоя почвы в побеги растений. Процесс утилизации растительной фитомассы, полученной в ходе ремедиации, остается малоизученным. Некоторые источники предлагают применять фитомассу в качестве корма для скота [5].
Известен способ очистки черноземных почв от тяжелых металлов [6], включающий использование побуждающего вещества, в качестве последнего используют органоминеральный компост, который готовят путем смешивания фосфогипса, суперфосфата простого и перегноя КРС, при следующем их соотношении в зависимости от уровня концентрации щелочных металлов, мас. %: фосфогипс - 10,0-15,0; суперфосфат простой - 0,8-1,0; перегной КРС 84-89. Вносят в почву однократно на 4-5 лет в дозе 100-110 т/га с содержанием в нем органического вещества до 20% и с рН 6,0-6,5, способной снизить щелочность черноземной почвы до 7,2-7,8 с последующей заделкой его культиватором на глубину до 20-25 см.
Недостаток данного способа состоит в том что, он лишь на время (4-5 лет) переводит подвижные формы тяжелых металлов в почве в труднодоступные для растений, а не удаляет их. Происходит снижение активности всех микроэлементов, что негативно сказывается на плодородии почвы. Щелочная реакция среды не способствует росту и развитию растений.
Аналоговым является способ очистки почв от тяжелых металлов [7], включающий выращивание растений фитомелиорантов на загрязненных почвах с последующим их удалением, где в качестве растения-фитомелиоранта используют сафлор. Семена сафлора высевают в загрязненную почву из расчета 20-22 кг/га, доводят взрослые растения до фазы окончания цветения и начала отмирания нижних листьев, после чего фитомелиорант полностью удаляют из почвы.
Недостатком указанного способа является его незаконченность в плане последующего использования загрязненных тяжелыми металлами растений, не учтено и то, что культура сафлор плохо переносит повышенную влажность, не указаны типы почв, которые возможно очистить, применяя данный метод. Сафлор обладает крайне низкой декоративностью и применение его в целях детоксикации городских почв не целесообразно.
Известен также способ очистки почвы от тяжелых металлов [8]. Данный способ включает выращивание культурных растений-аккумуляторов на рекультивированных почвах с соблюдением агротехники к возделываемой культуре и с использованием побуждающего вещества - закислителя почвы, сбор частей растений-аккумуляторов, в которых накоплен тяжелый металл. Дополнительно выращивают растения, выделяющие подкисляющие вещества в почву, а через электроды, размещенные в прикорневой зоне растений-аккумуляторов или подсоединенные к самим растениям-аккумуляторам, подают положительный и/или отрицательный потенциал от 1 до 1000 В. Способ позволяет рекультивировать почву быстрее в 5-15 раз, при этом повышается плодородие и кадастровая ценность земель. Недостатком этого способа является высокая стоимость, так как используются не только растения, но и дополнительные устройства (электроды), что требует лишних затрат и увеличивает трудоемкость процесса.
Аналогом также является фиторемедиационный способ очистки почв от тяжелых металлов [9], который выбран нами в качестве прототипа. Сущность изобретения заключается в том, что в фиторемедиационном способе очистки почв от тяжелых металлов почву засевают семенами растений из семейств сложноцветных, бобовых и злаковых в соотношении 1:1:1 в количестве 1,50-22,90 млн.шт./га с последующим многократным скашиванием их на стадии вегетационного периода, высушиванием и удалением с поверхности почв. Предлагаемый фиторемедиационный способ очистки почв от тяжелых металлов основан на различной аккумуляционной способности надземных частей растений к этим металлам. Высевают семяна растений из семейства сложноцветных: тысячелистника обыкновенного Achilleamillefolium L, одуванчика лекарственного TaraxacumofficinaleWigg., полыни горькой Artemisiaabsihthium L. и бодяка полевого Cirsiumarvense (L.) Scop., из семейства бобовых: клевера лугового Trifoliumpratense L. и семейства злаковых: мятлика лугового Poapratensis L.».
Недостаток этого способа состоит в том, что используются растения, имеющие не самый высокий биоаккумуляционный индекс, тем самым заведомо увеличивается время очистки загрязненной почвы. К тому же, авторами не проработаны пути утилизации растительной биомассы, накопившей токсичные концентрации тяжелых металлов.
Технической задачей изобретения является снижение содержания токсичных концентраций тяжелых металлов в корнеобитаемом слое почв и переносе микроэлементов из почв с повышенным содержанием в почвы, испытывающие их нехватку, и тем самым улучшая экологическое состояние почв урбоэкотопов и агроценозов.
Технический результат достигается тем, что в известном способе очистки почв урбанизированных территорий от загрязнений тяжелыми металлами путем выращивания на загрязненных почвах растений-ремедиаторов с последующим их удалением, согласно изобретению, почву предварительно подкисляют внесением в нее компоста жомодефеката при дозе внесения 10-20 т/га, в качестве фиторемедиаторов применяют растения бархатцев и амаранта, в фазу зацветания надземную фитомассу растений амаранта удаляют и переносят на сельскохозяйственные угодья, испытывающие нехватку эссенциальных микроэлементов цинка и меди. При этом бархатцы высаживают по периметру клумбы, а амарант высаживают в центре клумбы.
Осенью в загрязненные почвы заделывается компост жомодефеката с учетом дозы внесения 10-20 т/га. Заделка осуществляется с целью достижения оптимальной реакции среды (5,5<рН>7), которая приводит к мобилизации меди и цинка в почвах и увеличивает их доступность для растений-ремедиаторов. Это отображено на графиках Фиг. 1 и Фиг. 2, где на Фиг. 1 показано распределение гидроксокомплексов Zn(II) в зависимости от кислотности среды: 1 - Zn2+; 2 - ZnOH+; 3 - Zn(OH)2; 4 - [Zn(OH)3]-, а на Фиг. 2 - распределение гидроксокомплексов Cu(II) в зависимости от кислотности среды: 1 - Cu2+; 2 - CuOH+; 3 - Cu(ОН)2; 4 - [Cu(ОН)3]-.
Растения амаранта Amaranthuscandatus (L.) достигают 2-3 м высоты, с толщиной стебля 8-10 см, масса растения до 30 кг. Однолетнее (как правило), однодомное растение семейства амарантовых. На почвах с валовым содержанием цинка от 200 до 1000 мг/кг, для амаранта характерны коэффициенты биологического поглощения (КБП) и транслокационные коэффициенты (ТК) больше единицы (КБП=1,18-1,40, ТК=1,02-2,27). Максимальные абсолютные показатели содержания цинка на таких почвах, как в надземных органах, так и в корнях, отмеченные у растений амаранта - 820,7 и 1118,5 мг/кг воздушно-сухой массы соответственно [6]. Максимальное накопление меди отмечалось при дозе загрязнения почвы 5 ПДК (таблица 1). Транслокационный коэффициент меди у растений близок к единице. Амарант, как культура С4 типа имеет фотосинтетические особенности, которые позволяют ему в течение короткого времени при наличии необходимого питания набирать большую фитомассу, до 2000 ц/га. При такой урожайности и аккумуляционной способности по отношению к цинку и меди амарант обладает колоссальным выносом тяжелых металлов из почвы.
Бархатцы - декоративный вид многолетних и однолетних растений семейства астровых. Бархатцы прямостоячие Tageteserecta(L.) - стебли - прямостоячие, разветвленные, образуют компактный или раскидистый куст высотой от 20 до 120 см.
Результаты проведенных экспериментов показали, что бархатцы способны накапливать в побегах до 679 мг/кг цинка и 88 мг/кг меди (таблица 1). Отмечен рост биологического выноса при увеличении концентраций токсикантов в почве.
Важным моментом изобретения является своевременный укос побегов амаранта, скашивать растения нужно до цветения и обсеменения, чтобы избежать попадания семян на сельскохозяйственные угодья. Удаление надземной биомассы бархатцев производят в конце вегетационного периода. Технология высадки растений-ремедиаторов представлена схематически на Фиг. 3, где 1 - площадь посадки амаранта; 2 - защитная полоса; 3 - ряды посадки бархатцев (указаны линиями по периметру).
Данная схема посадки бархатцев по периметру клумбы, а амаранта в центре придает очищаемому объекту эстетический вид и способствует увеличению выноса тяжелых металлов побегами амаранта, за счет его высокой вегетационной способности и многократного воспроизведения фитомассы в течение полевого сезона.
Способ осуществляют следующим образом.
Опыты проводились на территории Курского района. Весной высаживали растения амаранта и бархатцев согласно разработанной схеме посадки (Рис. 3). Растения амаранта во время зацветания, примерно один раз в месяц, скашивались и удалялись с клумбы. Площадь посадки амаранта и ряды посадки бархатцев отделяли защитной полосой шириной 40 см. С целью предупреждения разрастания амаранта за пределы площади для его выращивания защитную полосу пропалывали один раз в две недели. Бархатцы скашивали в конце вегетационного сезона. Полученная в течение всего вегетационного сезона фитомасса амаранта и бархатцев измельчалась и вывозилась на сельскозяйственные поля, испытывающие нехватку цинка и меди.
Полученные результаты в ходе выполнения эксперимента в полевых условиях убедительно доказывают, что бархатцы и амарант могут быть отнесены к растениям - ремедиаторам цинка и меди. В почвах с различным уровнем загрязнения коэффициент биологического поглощения цинка у амаранта больше единицы.
Figure 00000001
Источники информации, использованные при составлении заявки:
1. Rakotosson Voahirana. Lesmetauxlourdsetlaphytorenediation: l′etatdel′art. // Eau, ind., nuisances. 2003. №260. - C. 45-48.
2. Волков К.С. Адаптация к действию повышенных концентраций меди и цинка и возможность использования в фиторемедиации растений Mesembryanthemumcrystallinum L. Автореф. дис. … канд. биол. наук. М., 2006. 24 с.
3. Особенности аккумуляции тяжелых металлов горчицей белой в условиях техногенеза // Региональная научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов. «Инновационный потенциал молодых ученых - АПК Орловской области». - Орел. - 16-19 марта 2010 г. - С. 51-53.
4. Басов А.Ю. Исследование накопления тяжелых металлов горохом в условиях техногенеза // Сетевой журнал Издат. ОрелГАУ, 2010 г.
5. Salt D.E., Smoth R.D., Raskin I. // Annu. Rev. Plant Physiol. Mol. Biol. 1998. Vol. 49. P. 643-668.
6. Патент РФ №2492944, 20.09.2013 «Способ очистки черноземных почв, загрязненных тяжелыми металлами».
7. Патент РФ №2365078 «Способ очистки почв от тяжелых металлов».
8. Патент РФ №2311973 «Способ очистки почв от тяжелых металлов».
9. патент РФ №2229203 «Фиторемедиационный способ очистки почв от тяжелых металлов».
10. ГН 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. Гигиенические нормативы / Утверждены Руководителем Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации Г.Г. Онищенко, 19 января 2006 г. М:. 2006, 4 с.

Claims (2)

1. Способ очистки почв урбанизированных территорий от загрязнений цинком и медью путем выращивания на загрязненных почвах растений-ремедиаторов с последующим их удалением, отличающийся тем, что почву предварительно подкисляют внесением в нее компоста жомодефеката при дозе внесения 10-20 т/га, в качестве фиторемедиаторов применяют растения бархатцев и амаранта, в фазу зацветания надземную фитомассу растений амаранта удаляют и переносят на сельскохозяйственные угодья в качестве цинковых и медных удобрений.
2. Способ по п. 1 отличающийся тем, что бархатцы высаживают по периметру клумбы, а амарант высаживают в центре клумбы.
RU2014138688/13A 2014-09-24 2014-09-24 Способ очистки почв урбанизированных территорий от загрязнений цинком и медью RU2583696C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014138688/13A RU2583696C2 (ru) 2014-09-24 2014-09-24 Способ очистки почв урбанизированных территорий от загрязнений цинком и медью

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014138688/13A RU2583696C2 (ru) 2014-09-24 2014-09-24 Способ очистки почв урбанизированных территорий от загрязнений цинком и медью

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014138688A RU2014138688A (ru) 2016-04-10
RU2583696C2 true RU2583696C2 (ru) 2016-05-10

Family

ID=55647630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014138688/13A RU2583696C2 (ru) 2014-09-24 2014-09-24 Способ очистки почв урбанизированных территорий от загрязнений цинком и медью

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2583696C2 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2746695C1 (ru) * 2020-06-18 2021-04-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный аграрный университет имени А.А. Ежевского" Способ очистки почв, загрязнённых мышьяком, кадмием и свинцом, с использованием свербиги восточной
RU2763191C1 (ru) * 2020-09-14 2021-12-28 Федеральное Государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий российской академии наук" Способ снижения аккумуляции тяжелых металлов яровой пшеницей в условиях техногенно загрязненного агроценоза

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3101556B1 (fr) * 2019-10-04 2023-04-07 Biomede Composition phytoextractrice et son utilisation dans l’extraction d’au moins un métal lourd présent dans un sol

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2311973C2 (ru) * 2005-04-11 2007-12-10 Иркутская Городская Общественная Организация "Экологическая Группа" Способ очистки почвы от тяжелых металлов
RU2359444C2 (ru) * 2007-05-28 2009-06-27 Государственное научное учреждение Прикаспийский научно-исследовательский институт аридного земледелия Российской академии сельскохозяйственных наук Фиторемедиационный способ очистки почв от тяжелых металлов

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2311973C2 (ru) * 2005-04-11 2007-12-10 Иркутская Городская Общественная Организация "Экологическая Группа" Способ очистки почвы от тяжелых металлов
RU2359444C2 (ru) * 2007-05-28 2009-06-27 Государственное научное учреждение Прикаспийский научно-исследовательский институт аридного земледелия Российской академии сельскохозяйственных наук Фиторемедиационный способ очистки почв от тяжелых металлов

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2746695C1 (ru) * 2020-06-18 2021-04-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный аграрный университет имени А.А. Ежевского" Способ очистки почв, загрязнённых мышьяком, кадмием и свинцом, с использованием свербиги восточной
RU2763191C1 (ru) * 2020-09-14 2021-12-28 Федеральное Государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий российской академии наук" Способ снижения аккумуляции тяжелых металлов яровой пшеницей в условиях техногенно загрязненного агроценоза

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014138688A (ru) 2016-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sridhar et al. Effect of seaweed liquid fertilizer on the growth, biochemical constituents and yield of Tagetes erecta, under field trial
CN106472065B (zh) 一种克服辣椒连作障碍的种植方法
CN102625653A (zh) 用于营养繁育草本植物的方法
CN104550207A (zh) 一种植物修复土壤金属污染的新方法
CN103960102A (zh) 一种中秋酥脆枣丰产栽培的方法
CN102349373A (zh) 一种植物混种原位修复重金属污染土壤的方法
CN111096202B (zh) 缓解叶菜类蔬菜种植土壤镉胁迫的生物制剂及其应用
CN103392741B (zh) 降低烟草对土壤中镉吸收的喷施剂及其制备和使用方法
CN102784185A (zh) 一种人工种植的富硒党参及其栽培方法
CN104275345B (zh) 重金属污染土壤的生化修复方法
CN101999416B (zh) 一种线虫防治药剂及其生产流程
KR101559136B1 (ko) 유기질 비료 제조방법 및 이에 의해 제조된 유기질 비료
RU2583696C2 (ru) Способ очистки почв урбанизированных территорий от загрязнений цинком и медью
CN101704016B (zh) 重金属Mn、Pb、Cr、Zn污染土壤的植物化学联合修复技术
Benson Effect of season, phosphate, and acidity on plant growth in arsenic-toxic soils
CN109622601B (zh) 一种利用棉花与印度芥菜轮作修复中低浓度汞污染农田土壤的方法
RU2642868C1 (ru) Способ снижения концентраций тяжелых металлов в почвах городских территорий
CN103814788A (zh) 沙田柚病虫无公害防治方法
CN108323391A (zh) 一种量子大米及其种植方法
RU2425477C1 (ru) Способ стимулирования роста и развития картофеля
CN110280584A (zh) 一种土壤中重金属生物移除方法
CN110066200A (zh) 基于澳洲茶树精油加工剩余物的羊肚菌栽培基质及其制作方法
CN106259427B (zh) 一种增效草铵膦水剂
CN104885826A (zh) 一种移栽稻田蒿草覆盖控草减替药肥的方法
RU2768277C1 (ru) Способ рекультивации нарушенных земель от токсикантов и сокращения парниковых газов в атмосферном воздухе культурными насаждениями древесных растений

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190925