close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY5341

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 5341
(13) C1
(19)
7
(51) B 09C 1/00,
(12)
A 01B 79/00
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ПОСТУПЛЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
В РАСТЕНИЯ ИЗ ПОЧВЫ
(21) Номер заявки: a 19990783
(22) 1999.08.09
(46) 2003.09.30
(71) Заявитель: Институт проблем использования природных ресурсов и экологии НАНБ (BY)
(72) Авторы: Соколов Геннадий Алексеевич; Бамбалов Николай Николаевич;
Томсон Алексей Эммануилович; Симакина Ирина Владимировна; Липская
Тамара Ивановна (BY)
(73) Патентообладатель: Институт проблем
использования природных ресурсов и
экологии НАНБ (BY)
(57)
Способ снижения поступления тяжелых металлов в растения из почвы, включающий
внесение в почву органических удобрений, отличающийся тем, что органические удобрения вносят в почву в смеси с трепелом, доля которого составляет не менее 1 мас. %.
BY 5341 C1
(56)
Черных Н.А. и др. Агрохимия. - 1995. - № 9. - С. 101–107.
Аммосова Я.М. и др. Охрана почв от химического загрязнения. - М.: Московский университет, 1989. - С. 73.
RU 2041910 C1, 1995.
NL 9200322 A, 1992.
EP 0593352 A1, 1994.
RU 2055866 C1, 1996.
Изобретение относится к области земледелия и предназначено для снижения содержания тяжелых металлов в продукции растениеводства, производимой на почвах, загрязненных тяжелыми металлами.
Известен способ снижения поступления тяжелых металлов в растения из почвы, заключающийся во внесении в почву известковых удобрений [1], а также снижения степени
токсичности тяжелых металлов в почве, заключающийся в разбрасывании по поверхности
почвы карбонатного сапропеля [2]. Однако эти способы не всегда могут использоваться,
так как известкование эффективно только на кислых почвах, которых в Беларуси мало, и,
кроме того, ряд сельскохозяйственных культур, например картофель, лен и др., отрицательно отзываются на известкование и сопряженные с ним процессы.
Известен также способ извлечения цинка из руд или индустриальных отходов посредством катодного осаждения с предварительной их обработкой хлоридом и гидроксидом
аммония [3], что для почвенных условий технически трудно выполнимо и неэкологично.
Способ очистки гидрированных жиров от следов тяжелых металлов [4], предназначенный для промышленной переработки жиров, не относится к области земледелия.
BY 5341 C1
Известно использование адсорбентов для связывания тяжелых металлов, содержащих
смесь смектита, гидроксида алюминия и фосфата с песком и глиной, для очистки почвы,
содержащей тяжелые металлы [5]. Недостатком этого способа является многокомпонентность состава и сравнительно сложная технология его приготовления, кроме того, в составе
отсутствует органическое вещество, которое снимало бы негативное влияние передозировок
в случаях неравномерного внесения смеси в почву серийными техническими средствами.
По технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявляемому
способу наиболее близок способ снижения поступления тяжелых металлов в растения из
почв, заключающийся во внесении в почву органических удобрений, например торфа [1],
торфокомпоста или навоза [6]. Содержащиеся в почве тяжелые металлы, взаимодействуя с
органическим веществом, образуют нерастворимые металлорганические соединения и переходят в труднодоступные или недоступные для растений формы.
Недостатками этого способа являются неполное снижение поступления тяжелых металлов в растения из почв вследствие обменных процессов и разрушения металлорганических соединений в почве при минерализации органических компонентов, поэтому в
растениеводческой продукции содержание тяжелых металлов может превышать предельно допустимые концентрации.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности снижения поступления тяжелых металлов в растения из почв.
Поставленная задача достигается тем, что в известном способе, включающем внесение
в почву органических удобрений, органические удобрения вносят в смеси с трепелом, доля которого составляет не менее 1 мас. %.
Для доказательства эффективности заявляемого способа поставлена серия вегетационных опытов по выращиванию растений кукурузы гибрида "Молдавский ЗЗО" в вегетационных сосудах на песчаной почве, загрязненной свинцом, кадмием и их смесями.
Загрязнение почвы указанными тяжелыми металлами осуществлялось путем внесения
в незагрязненную почву солей Pb(NO3)2 и Cd(СН3СОО)2. Было создано два фона загрязнения почвы свинцом: 100 и 500 мг свинца на 1 кг почвы. Предельно допустимая концентрация свинца в почве составляет 30 мг/кг [7].
Таким образом, один фон загрязнения почвы свинцом превышал его предельно допустимую концентрацию в почве в 3,3 раза, второй - почти в 17 раз.
Аналогично были созданы два фона загрязнения почвы кадмием, равные 100 и 500 мг
кадмия на 1 кг почвы. Ориентировочно допустимая концентрация кадмия в почве составляет 1-2 мг/кг [8]. Таким образом, один фон загрязнения почвы кадмием превышал предельно допустимую концентрацию более чем в 50 раз, а второй - более чем в 250 раз.
Кроме этого созданы два фона загрязнения почвы свинцом и кадмием вместе в таких
же дозах (100 и 500 мг/кг) каждого металла.
В качестве средств, снижающих поступление тяжелых металлов в растение из почвы,
были испытаны: торф (прототип), торфосапропелевый компост, трепел, смесь торфа с трепелом и смесь торфосапропелевого компоста с трепелом. Дозы органических удобрений
были приняты равными 30 т/га в расчете на 50 %-ную влажность, доза трепела - 0,3 т/га,
что составляло 1 % от массы вносимого органического удобрения. Перед наполнением
вегетационных сосудов каждое исследуемое вещество тщательно перемешивалось с почвой в заданной пропорции.
Растения кукурузы выбраны в качестве тестовых в связи с их высокой чувствительностью к загрязнению почвы тяжелыми металлами, особенно в молодом возрасте. Полив
растения осуществлялся периодически по мере необходимости питательным раствором
Прянишникова. Растения выращивали в течение 1,5 месяцев, затем их срезали, высушивали, взвешивали сухую массу, озоляли и в золе определяли содержание свинца и кадмия
атомно-абсорбционным методом.
В качестве дополнительных показателей состояния растений использовались данные
измерения высоты растений в день срезания и вес сухой массы одного растения.
2
BY 5341 C1
Повторность опыта 6-кратная.
Пример 1.
В почву, загрязненную свинцом в дозе 100 мг/кг, вносили тростниковый торф в дозе,
соответствующей 30 т/га в пересчете на 50 %-ную влажность (прототип), торфосапропелевый компост в такой же дозе, трепел в дозе 0,3 т/га, а также смеси торфа в дозе 30 т/га +
трепел в дозе 0,3 т/га, торфосапропелевого компоста в дозе 30 т/га + трепел в дозе 0,3 т/га.
Результаты, представленные в табл. 1, показывают, что растения кукурузы, выращенные
на почве, загрязненной свинцом и не содержащей других добавок (фон), были сильно угнетены, о чем свидетельствуют их наименьшие по сравнению с другими вариантами высота и биомасса, а содержание свинца составляло 258 мг/кг сухой массы растения.
Внесение торфа (прототип) в загрязненную почву снизило содержание свинца в растениях кукурузы до 106 мг/кг, т.е. в 2,5 раза по сравнению с фоном, и уменьшило угнетение растений, о чем свидетельствует более высокий рост растений по сравнению с фоном.
Внесение в почву трепела также существенно снизило поступление в растения кукурузы свинца - до 53 мг/кг и ослабило его угнетающее действие на растения.
Самый большой эффект снижения поступления свинца в растения из почвы был получен при внесении в почву смеси органических удобрений с трепелом, а именно: торф +
трепел и торфосапропелевый компост + трепел. Эти смеси по эффективности превосходили положительное действие каждого компонента по отдельности и максимально снижали
поступление свинца в растение из почвы. Данные измерения высоты и массы растений
также свидетельствуют о том, что на вариантах, где в почву вносились смеси органических удобрений с трепелом, растения имели наибольшую высоту и биомассу, т.е. они были угнетены менее, чем на других вариантах опыта.
Таблица 1
Сравнительная оценка способов снижения поступления свинца в растения кукурузы
из почвы с уровнем загрязнения 100 мг свинца на 1 кг почвы
Вариант
Почва + свинец 100 мг/кг (фон)
Фон + торф (прототип)
Фон + торфосапропелевый компост
Фон + трепел
Фон + торфосапропелевый
компост + трепел
Фон + торф + трепел
Незагрязненная почва (контроль)
Содержание
Средняя высота
свинца в растерастений, см
ниях, мг/кг
258,5
23,0
106,2
27,8
65,4
43,6
52,9
29,8
23,6
57,9
71,3
<0,001
31,0
58,8
Средняя сухая
масса одного
растения, г
0,20
0,19
0,41
0,25
0,57
0,28
0,56
Пример 2.
Методически второй опыт отличался от опыта в примере 1 только более высоким фоном загрязнения почвы свинцом, а именно - 500 мг/кг. Все остальное методически соответствует примеру 1. Результаты, представленные в табл. 2, позволяют утверждать, что,
несмотря на очень высокий уровень загрязнения почвы, закономерности поступления
свинца в растения кукурузы оказались аналогичными закономерностям, полученным в
опыте примера 1, а именно: и трепел, и органические удобрения существенно снижают
поступление свинца в растения из почвы, но самый большой положительный эффект достигается только при внесении в почву смесей органических удобрений с трепелом. Данные измерений высоты и биомассы растений косвенно подтверждают этот вывод, а
именно: лучше всего растения росли на вариантах с внесением в почву смесей органических удобрений с трепелом.
3
BY 5341 C1
Пример 3.
Растения кукурузы выращивались на почве, загрязненной кадмием в дозе 100 мг/кг.
Варианты опыта такие же, как и в примере 1-2. Результаты, представленные в табл. 3, показывают, что эффективность снижения поступления кадмия в растения от внесения в
почву трепела была ниже эффективности прототипа (торф). Эффективность торфосапропелевого компоста была выше, чем эффективность прототипа. Однако самое большое снижение поступления кадмия в растения было достигнуто в тех вариантах, в которых в почву вносились смеси органических удобрений с трепелом. Данные измерений
высоты и биомассы растений подтверждают, что на вариантах с внесением смеси органических удобрений с трепелом растения кукурузы на загрязненной почве угнетены меньше,
чем на других вариантах.
Пример 4.
Методически опыт отличался от опыта в примере 3 только более высоким фоном загрязнения почвы кадмием, а именно - 500 мг/кг. Варианты опытов в примерах 3 и 4 аналогичны. Результаты представлены в табл. 4.
Таблица 2
Сравнительная оценка способов снижения поступления свинца в растения кукурузы
из почвы с уровнем загрязнения 500 мг свинца на 1 кг почвы
Вариант
Почва + свинец 500 мг/кг (фон)
Фон + торф (прототип)
Фон + торфосапропелевый компост
Фон + трепел
Фон + торфосапропелевый
компост + трепел
Фон + торф + трепел
Незагрязненная почва (контроль)
Содержание
свинца в растениях, мг/кг
995,5
298,8
197,2
113,5
76,3
117,1
<0,001
17,0
21,3
38,5
25,4
51,7
Средняя сухая
масса одного
растения, г
0,13
0,23
0,40
0,21
0,63
28,3
58,8
0,25
0,56
Средняя высота
растений, см
Таблица 3
Сравнительная оценка способов снижения поступления кадмия в растения кукурузы
из почвы с уровнем загрязнения 100 мг кадмия на 1 кг почвы
Вариант
Почва + кадмий 100 мг/кг (фон)
Фон + торф (прототип)
Фон + торфосапропелевый компост
Фон + трепел
Фон + торфосапропелевый
компост + трепел
Фон + торф + трепел
Незагрязненная почва (контроль)
Содержание
кадмия в растениях, мг/кг
1060,8
109,5
73,7
155,4
35,2
152,5
<0,001
4
10,2
28,6
26,0
29,9
31,0
Средняя сухая
масса одного
растения, г
0,04
0,22
0,20
0,19
0,22
29,5
37,6
0,20
0,28
Средняя высота
растений, см
BY 5341 C1
Таблица 4
Сравнительная оценка способов снижения поступления кадмия в растения кукурузы
из почвы с уровнем загрязнения 500 мг кадмия на 1 кг почвы
Содержание
Средняя сухая
Средняя высота
Вариант
кадмия в растемасса одного
растений, см
ниях, мг/кг
растения, г
Почва + кадмий 500 мг/кг (фон)
гибель растений
0,00
Фон + торф (прототип)
2074,8
3,5
0,02
Фон + торфосапропелевый компост
1752,4
11,8
0,05
Фон + трепел
2766,8
10,6
0,05
Фон + торфосапропелевый
290,9
18,0
0,15
компост + трепел
Фон + торф + трепел
2356,6
7,5
0,06
Незагрязненная почва (контроль)
<0,001
37,6
0,28
На фоновом варианте, где не были внесены ни органические удобрения, ни трепел,
растения погибли из-за очень высокой токсикации кадмием. На остальных вариантах растения выжили, что свидетельствует о снижении токсического действия высокой дозы
кадмия в присутствии в почве трепела, торфа или торфосапропелевого компоста. Закономерности снижения поступления в растения кадмия из почвы такие же, как и в примере 3:
каждое изучаемое вещество (трепел, торф, торфосапропелевый компост), будучи внесенным в почву по отдельности, существенно снижает поступление кадмия в растения, но
самый высокий эффект достигается только при внесении в почву смесей органических
удобрений с трепелом. Данные измерений высоты и биомассы растений кукурузы подтверждают этот вывод.
Пример 5.
Изучалась эффективность снижения поступления в растения одновременно свинца и
кадмия на почве, загрязненной дозой 100 мг/кг свинца + 100 мг/кг кадмия. Результаты,
представленные в табл. 5, показывают несомненное превосходство заявляемого способа
перед прототипом как по снижению поступления свинца и кадмия в растения, так и по
высоте и массе растений. Каждое изучаемое органическое удобрение и трепел по отдельности существенно снижали поступление кадмия и свинца в растения, но максимальный
эффект был в тех вариантах, где в почву вносились смеси органических удобрений с трепелом.
Таблица 5
Сравнительная оценка способов снижения поступления тяжелых металлов в растения
кукурузы из почвы с уровнем загрязнения 100 мг кадмия + 100 мг свинца на 1 кг почвы
Вариант
Почва + свинец 100 мг/кг +
кадмий 100 мг/кг (фон)
Фон + торф (прототип)
Фон + торфосапропелевый
компост
Фон + трепел
Фон + торфосапропелевый
компост + трепел
Фон + торф + трепел
Содержание в растениях,
Средняя сухая
Средняя высота
мг/кг
масса одного
растений, см
растения, г
свинец
кадмий
<0,10
841,2
12,8
0,06
-“-“-
180,5
137,7
20,7
22,3
0,14
0,16
-“-“-
186,5
57,6
21,2
25,6
0,14
0,23
-“-
177,3
21,7
0,15
5
BY 5341 C1
Пример 6.
Испытывались прототип и заявляемый способ на фоне загрязнения почвы 500 мг/кг
свинца и 500 мг/кг кадмия. Результаты, представленные в табл. 6, однозначно свидетельствуют о преимуществе заявляемого способа перед прототипом как по поступлению в
растения свинца и кадмия, так и по снижению угнетения растений этими тяжелыми металлами.
Таблица 6
Сравнительная оценка способов снижения поступления тяжелых металлов в растения
кукурузы из почвы с уровнем загрязнения 500 мг кадмия + 500 мг свинца на 1 кг почвы
Вариант
Почва + свинец 500 мг/кг +
кадмий 500 мг/кг (фон)
Фон + торф (прототип)
Фон + торфосапропелевый
компост + трепел
Фон + торф + трепел
Содержание в растениях, Средняя высота Средняя сухая
мг/кг
растений, см
масса одного
растения, г
свинец
кадмий
гибель растений
<0,10
-“-
1448,8
492,2
9,2
12,6
0,04
0,08
-“-
1234,6
9,7
0,04
Таким образом, все приведенные примеры с двумя видами органических удобрений в
смеси с трепелом, с двумя тяжелыми металлами и разными уровнями загрязнения показывают преимущество заявляемого способа снижения поступления тяжелых металлов в растения из почвы перед прототипом.
Дальнейшее увеличение количества трепела в смеси определяется конкретными условиями, то есть уровнем загрязнения почвы, экономическими и техническими возможностями, спецификой почвы и т.д..
Новизна заявляемого способа состоит в том, что впервые предложено использовать
смеси органических удобрений с трепелом для снижения поступления тяжелых металлов
из почвы в растения. Механизм снижения поступления тяжелых металлов в растения при
использовании смесей органических удобрений с трепелом пока не изучен и не имеет
объяснения.
Способ осуществляется путем поверхностно-разбросного внесения смеси органических
удобрений и трепела, приготовленной механизированным способом и имеющей однородный состав, на загрязненную тяжелыми металлами почву с последующей тщательной равномерной заделкой на глубину корнеобитаемого слоя почвы (предпочтительно роторкультиватором). Интервал времени между внесением и заделкой в почву удобрения сводят к минимальному возможному. Дозы внесения материала от 30 до 60 т/га (в расчете на
50 %-ную влажность) в зависимости от степени загрязнения почвы тяжелыми металлами.
Практическая ценность заявляемого способа состоит в том, что он может широко
применяться для получения экологически чистой сельскохозяйственной продукции на
землях, загрязненных тяжелыми металлами. В Белоруссии имеются большие запасы природного трепела, которые могут разрабатываться экскаваторным способом и поставляться
к местам загрязнения почв. Сравнительно небольшое количество добавляемого к органическим удобрениям трепела (достаточно 1 %) позволяет говорить о возможности широкомасштабного использования заявляемого способа.
6
BY 5341 C1
Источники информации:
1. Аммосова Я.М., Орлов Д.С., Садовникова Л.К. Охрана почв от химического загрязнения. - М.: Московский Университет, 1989. - С. 73.
2. RU 2041910 С1, 1995.
3. ЕР 0593352 А1, 1994.
4. RU 2055866 С1, 1996.
5. NL 9200322 А, 1992.
6. Черных Н.А., Овчаренко М.М., Поповичева Л.П., Черных И.Н. Приемы снижения
фитотоксичности тяжелых металлов // Агрохимия. - № 9. - 1995. - С. 101-107.
7. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий
и продукции растениеводства / ЦИНАО.-М.-1992.- С. 52.
8. Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) тяжелых металлов и мышьяка в
почвах. Гигиенические нормативы ГН 2.1.-7.020-94. Госкомсанэпиднадзор России. - М.,
1995.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
138 Кб
Теги
by5341, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа