Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УСКОРЕННОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПЛОДОРОДИЯ ЗЕМЕЛЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ

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.