Очистка почвы от загрязнений
Может случиться, что земля на загородном участке будет сильно загрязнена прорвавшимися из септика сточными водами, удобрениями, смытыми весной с полей, дизтопливом и т.д. Неочищенная почва на долгое время станет источником постоянного токсического заражения всего, что с ней соприкасается. Первое, что страдает от загрязнений в грунте — садовые и декоративные растения, а также неглубокие источники воды, которыми Вы пользуетесь. Иногда такое заражение ничем себя внешне не проявляет и действует незаметно. Некоторые вредные вещества способны накапливаться в организме и лишь по прошествии времени оказывают негативное воздействие на здоровье.
Если существуют сомнения в химической и бактериологической чистоте загородного участка, надо сделать лабораторный анализ почвы, овощей и фруктов, собираемых с дачных плантаций, и воды. Воду необходимо проверить, если она попадает в дом из мелких и средних по глубине источников — колодцев, песчаных скважин. Чрезмерное количество некоторых химических соединений или уровень кислотности почвы может отрицательно влиять на сохранность бетонных, металлических и прочих подземных конструкций.
Конечно, почва как часть биосферы стремиться естественным образом нейтрализовать чужеродные для нее вещества и соединения. Но этот процесс занимает очень много времени. При слишком высокой концентрации загрязнений механизм естественного природного очищения и восстановления может не работать.
экспресс-анализ почвы на загрязнения
Существуют эффективные технологии по очистке хозяйственно-бытовых стоков. Но как вернуть верхнему слою почвы его плодородные свойства и экологическую чистоту? Рассмотрим современные методы восстановления естественных природных качеств грунта.
Способы очистки почвы от загрязнений
По принципу действия методы очистки почвы делятся на три типа:
- химические
- физические
- биологические
Не все из перечисленных способов из-за своей радикальности подходят для восстановления экологии загородного участка и применяются для решения масштабных промышленных задач. Но возможны ситуации, когда лишь таким способом можно очистить землю от посторонних веществ — например, случайно пролили бочку солярки для котла отопления — и затем вернуть ее к жизни с помощью рекультивации. Часть методов производят сложное воздействие на почву и могут быть отнесены сразу к двум типам. Химический метод очистки почвыхимическая очистка почвы При химической очистке почвы от загрязнений используется метод промывки. Делаются специальные растворы из поверхностно-активных веществ или растворы, содержащие сильные окислители — активный кислород, хлорсодержащие соединения, а также щелочные растворы. Выщелачивание осуществляется с помощью 2%-ого раствора соляной кислоты. При выщелачивании содержание тяжелых металлов (цинк, свинец, кадмий, никель, медь, мышьяк) снижается на 85-95%. Так как при промывке растворы попадает в почву, непосредственно проникая во все поры между частицами, эффективность данного метода очень высокая. После очистки промывкой следует сделать рекультивацию почвы. Недостатки метода: нужна очистка почвы от соединений хлора. Метод не подходит для очистки большого объема грунта. Физико-химические методы очистки почвы Самый простой физический метод восстановления почвы — снять верхний слой и заменить его чистым, незараженным. Но не всегда есть возможность найти достаточное количество свободной и плодородной почвы. Электрофизический метод очистки — используется для удаления из почвы нефтепродуктов, фенолов и хлорсодержащих углеводородов. В основе метода лежит эффект электролиза воды при прохождении электрического тока через почву. Сложные загрязняющие соединения при таком воздействии активно окисляются и распадаются на менее вредные простые составляющие. Метод электрофизической очистки позволяет очищать почву от опасных соединений на основе свинца, ртути, кадмия, мышьяка и т.д. схема электрохимической очистки почвы (метод электролиза) В зависимости от условий в грунте и использованного дополнительного оборудования кроме электролиза могут быть использованы другие варианты метода: электрокоагуляция, электрохимическое окисление, электрофлотация, электроосмос, электрокинетический метод и некоторые другие. Практически все перечисленные способы электроочистки почвы технически сложны и дороги. Термический метод очистки почвы Термический метод очистки можно отнести к физическому. В зависимости от типа загрязнений нагрев может производиться как на воздухе, так и в вакууме — в специальных герметичных установках. Метод применяется для освобождения почвы от нефтепродуктов, масел, бензина, от некоторых цветных металлов, от галогеносодержащих и органических соединений. Углеводороды выгорают при нагреве материала до + 800 С. Восстановить свойства почвы после такого воздействия можно добавлением компоста или минеральных удобрений. Существуют не только стационарные, но и передвижные термические установки на автомобильном шасси. Во всем мире ежегодно термическим методом очищаются миллионы тонн почвы. термическая очистка почвы Очень сильный нагрев до сплавления частиц почвы проводится с помощью электродов, опускаемых в землю. Данный электро-термический метод используется для связывания в невымываемые грунтовыми водами формы таких опасных загрязнителей, как тяжелые металлы и радионуклиды. Биологические методы очистки почвы Фиторемедиация — комплекс методов использования растений для очистки сточных вод, почвы и атмосферы от различных типов загрязнений. В свою очередь фиторемедиация является составной частью еще более широкой методики биоремедиации. Рассмотрим фито-методы для очистки почвы. Метод фитоэкстракции — на загрязненном участке высаживаются специально отобранные растения. В силу своих биологических особенностей некоторые виды флоры способны поглощать и накапливать в корнях, стеблях и листьях соединения меди, цинка, кобальта, никеля, свинца, хрома, тем самым снижая содержание этих элементов в земле. Для более полного восстановления участка почвы необходимо обеспечить несколько циклов произрастания данных растительных видов. По завершении процесса фитоэкстракции все растения необходимо собрать и сжечь. При этом продукты сгорания следует захоронить на специальном полигоне для отходов, так как в пепле сохранится высокое содержание вредных элементов. Метод фитостабилизации немного отличается от фитоэкстракции. Используемые растения не поглощают, но осаждают в почве рядом с корнями опасные химические соединения, почвенные бактерии способны переработать некоторые из них в менее опасные. В результате соединения переводятся в неактивную и мало подвижную форму, чем снижается риск их дальнейшего распространения. ярутка полевая — поглощает из почвы тяжелые металлы Кроме определенных растений, естественным образом произрастающих в природе и пригодных для решения задач очистки почвы и воды, производятся опыты по созданию более эффективных генномодифицированных растений с улучшенными характеристиками. Все биологические методы очистки действенны только при невысоком и среднем уровне загрязнений почвы. Процесс биологической очистки воды и почвы достаточно медленный, но естественный и наименее затратный. Методы биостимуляции и биодеструкции — особые организмы разрушают проникшие в почву загрязнения. Методы используются в основном для нейтрализации различных нефтепродуктов, жиров и масел. Микроорганизмы-деструкторы либо просто добавляются в почву, либо в почве создаются условия — вносятся специальные добавки для ускоренного размножения эндогенных, то есть уже живущих там аэробных бактерий, способных расщеплять углеводороды. На рост бактерий влияет влажность, уровень аэрации и температура почвы, поэтому эффективность данного способа зависит от многих факторов. Лучший метод очистки почвы В сложных случаях, когда в почву попали разные по типу загрязнения, или новое загрязнение наложилось на неизвестное старое, наиболее эффективным будет последовательное использование нескольких способов очистки. Как мы уже сказали выше, вряд ли большинство из перечисленных в статье вариантов можно применить на загородном участке. Но некоторые методы вполне доступны и могут улучшить экологическую ситуацию. Это касается наиболее простых с технической точки зрения физических и биологических методов.
Источник
Способ иммобилизации свинца в загрязненных почвах
Владельцы патента RU 2655215:
Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для очистки загрязненных свинцом почв территорий промышленных предприятий, а также для повышения экологической устойчивости почвогрунтовых конструкций в городской среде и садово-огородных товариществах городских агломераций. Способ иммобилизации свинца в загрязненных почвах включает внесение в почву сорбента на основе природных материалов. Сорбент готовят путем смешивания сухих извести и сапропеля в соотношении 5:1 и равномерно вносят на поверхность почвы в весенний период времени (март-апрель) в дозах 0,5-1,5 т/га. Использование данного изобретения позволяет повысить эффективность иммобилизации свинца в гумусово-аккумулятивном горизонте почв при использовании недорогих природных сорбентов. 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано в целях детоксикации загрязненных свинцом почв территорий промышленных предприятий. Также изобретение может быть использовано для повышения экологической устойчивости почвогрунтовых конструкций в городской среде и садово-огородных товариществах городских агломераций.
Свинец является приоритетным загрязняющим элементом среди тяжелых металлов. Источники поступления свинца в объекты окружающей среды имеют место во многих сферах хозяйственной деятельности и быта человека: металлургия, химическая промышленность, теплоэнергетика, добывающая промышленность, автотранспорт, твердые бытовые отходы и прочие [1].
Депонируясь в почве в колоссальных концентрациях, свинец вызывает необратимые экосистемные изменения. Территории, испытывающие мощный антропогенный пресс, зачастую загрязнены свинцом. Наибольшими содержаниями свинца отличаются почвы промышленных территорий и лентические участки почв прилегающих к автомагистралям [2].
Проблема загрязнения почв промышленных территорий требует специфических решений. Так как наличие на территориях промышленных комплексов почв с озелененной дневной поверхностью является обязательным условием, закрепленным законодательно. Однако рост растений ингибируют токсичные концентрации свинца. Поэтому в настоящее время крайне важными являются технологии, позволяющие снизить токсичность почв и увеличить экологическую стойкость и срок службы почвогрунтовых конструкций в урбосреде.
Одним из наиболее выгодных и относительно эффективных способов очистки почв является фиторемидиация — очистка почв от металлов с помощью растений фитомилиорантов. Однако этот метод требует значительных временных затрат и малоэффективен для территорий с повышенным уровнем загрязнения [3].
Детоксикация почв с «ураганными» концентрациями свинца методом фиторемедиации не представляется возможной. Поэтому иммобилизация свинца insitu возможна только с применением сорбционного метода. Сегодня сорбционный способ очистки почв является одним из самых эффективных среди стабилизационных методов. Важным аспектом является использование сорбентов на основе экологически чистых природных материалов, позволяющих увеличивать буферные свойства почв, не вызывая побочных сопутствующих загрязнений.
Известен способ удержания тяжелых металлов, мигрирующих в техногенных потоках загрязнения [4]. Сущность способа заключается в создании на путях миграции потока поглотительных барьеров за пределами источника загрязнения. Барьер представляет собой цепь скважин, в которые нагнетают гелеобразующие растворы с временем гелеобразования 1-1,5 ч, формирующие гель, например щавелево-алюмосиликатный, поглощающий тяжелые металлы.
Недостатком известного способа является то, что барьер частично проницаем для жидкого потока и сорбционное насыщение происходит достаточно быстро, за 50-85 суток, что ограничивает срок действия данного устройства по своему прямому назначению. Также в результате миграции, расширяется зона поражения почвенных горизонтов, т.к поглотительные горизонты устанавливаются за пределами источника загрязнения. Использование этого способа не эффективно в засушливый период, т.к необходим мощный водный сток.
Аналоговым является метод использования экстрагент-сорбента [2]. Данный экстрагент-сорбент для очистки почвы, включающий поверхностно-активное вещество, дополнительно содержит хвою, кору, опилки, и/или лигнин, и/или бумажную пыль, и/или цеолит, и живицу. Наличие его в почве ограничивает миграцию тяжелых металлов со сточными водами за счет образования комплексов, которые в то же время легко усваиваются растениями. Такой метод не достаточно эффективен для его использования на территории промышленных комплексов. Кроме того, до конца не исследованы дозы внесения продукта на единицу площади.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является способ очистки почв от тяжелых металлов гуминовыми кислотами из природноокисленных углей. Повышенная сорбционная емкость обусловлена введением в состав гуминовых кислот новых реакционных центров для связывания с ионами металлов [6].
Недостатком этого способа является использование в качестве действующего вещества производных полезных ископаемых, которые достаточно трудно получить. Остается открытым вопрос срока службы сорбента, не указано, через какой промежуток времени осуществлять внесение последующих доз сорбента, требующихся для фиксации вновь поступающих в почвы выбросов промышленных предприятий. К тому же, применение отходов угледобычи на удаленных территориях повышает финансовую стоимость данного способа очистки.
Целью нашей разработки является создание доступного, экономичного и эффективного способа иммобилизации свинца в гумусово-аккумулятивном горизонте почв с использование недорогих природных сорбентов.
Технической задачей изобретения является иммобилизация подвижных форм свинца в загрязненных почвах с целью ограничения их миграции в сопредельные компоненты экосистем и поглощения их растениями.
Технический результат достигается тем, что в известном способе иммобилизации свинца в загрязненных почвах путем внесения в почву сорбента на основе природных материалов, согласно изобретению, сорбент готовят путем смешивания сухих извести и сапропеля в соотношении 5:1 и равномерно вносят на поверхность почвы в весенний период времени (март-апрель) в дозах 0,5-1,5 т/га.
За счет этого происходит увеличение рН почвенного раствора и возрастает емкость почвенного поглощающего комплекса, что обуславливается увеличением доли минеральных и органо-минеральных почвенных коллоидов, которые обеспечивают мощное накопление тяжелых металлов, их долгосрочную иммобилизацию (3-5 лет) в гумусово-аккумулятивном горизонте загрязненных почв и препятствуют миграции тяжелых металлов в другие компоненты экосистем.
Сапропель (с греч. sapros — гнилой pelos — ил) илистое перегнившее отложение растительного и животного происхождения на дне замкнутых водных бассейнов. В состав сапропеля входят как органические вещества, так и минеральные (макро- и микроэлементы, гуминовые и аминокислоты и др.). По количеству входящего в состав органического вещества можно выделить следующие виды сапропелей: органические (зольность до 30%), органо-минеральные (зольность 30-50%), минерально-органические (зольность 50-70%) и минерализованные (зольность 70-85%).
Наиболее интенсивная минерализация наблюдается при меньшей зольности. При показателе зольности 34,5% и влажности до 93% сапропель минерализуется в большей степени. В процессе минерализации изменяется химический состав сапропеля. В 1,5-2 раза возрастает количество водорастворимых веществ и гуминовых кислот, но снижается содержание органических веществ и легкогидролизуемых соединений.
Входящие в состав сапропеля органические вещества минерализуются постепенно, что позволяет использовать его как удобрение для повышения гумификации почв. Действие может длиться до двух и более лет. Достаточно высокую степень минерализации сапропеля, в первые годы после его внесения в почву, можно объяснить наличием большого количеств легкогидролизуемых веществ. Со временем интенсивность минерализации снижается, так как остаются вещества, трудноразлагаемые микроорганизмами.
В нашем изобретении мы предлагаем сапропель смешивать с известью — компонентом, способствующим снижению кислотности и токсичности почв. Это позволит снизить темпы минерализации сапропеля и увеличить срок его действия, сохраняя буферную способность почвы, экономить средства на очистку почв с применением технологий exsitu и onsite.
Исследование проводилось в лабораторных условиях. Изучалось действие рекультиванта на буферные свойства серой почвы г. Курска. Моделировалось загрязнение почв свинцом дозой, равной 10 ПДК (320 мг/кг). В качестве загрязняющего вещества использовали оксид свинца (РbО). Рекультивант (композиция извести и сапропеля) вносился в двухлитровые контейнеры с почвой в дозах 5, 10, 15 г/сосуд, что соответствует 0,5; 1; 1,5 т/га.
При определении водородного показателя использовали ионометрический метод. Анализируя результаты мониторинга временных изменений 
почвенного раствора в водной вытяжки при 40 дневной экспозиции в вариантах опыта с внесенным препаратом, отмечались скачкообразные изменения показателя первые 25 сут, но затем тренды выходили на устойчивые плато. На контроле происходило заметное снижение и на 25 сут также стабилизировалось. Наиболее высокие показатели щелочности — 8, отмечены в варианте опыта с дозой внесения рекультиванта 15 г/сосуд, наименьший показатель реакции среды (
) — на контроле (Фиг. 1). Действие рекультиванта обеспечивает повышение щелочности серой почвы, что определенно снизит мобильность свинца в почве.
Определение массовых концентраций подвижных форм свинца в образцах проводили методом атомно-абсорбционной спектрометрии (ААС). Подвижные формы свинца извлекались ацетатно-аммонийным буферным раствором (рН=4,8). В ходе анализа полученных данных отметили, что мобильность свинца при внесении рекультиванта резко снижается, на 82,5-89,8% относительно контроля. Это объясняется внесением тонкодисперсной фракции в составе сапропеля, что увеличивает емкость почвенного поглощающего комплекса и обеспечивает сорбцию свинца на минеральных и органо-минеральных коллоидах. Минимальная доля подвижных форм свинца отмечена при дозе внесенного рекультиванта — 5 г/сосуд (Табл. 1).
Полученные результаты в ходе выполнения эксперимента убедительно доказывают, что применение рекультиванта на основе извести и сапропеля эффективно снижает концентрации подвижных форм свинца в загрязненных почвах.
1. Безуглова О.С. Урбопочвоведение: учебник / О.С. Безуглова, С.Н. Горбов, И.В. Морозов, Д.Г. Невидомская; Южный федеральный университет.
2. Неведров Н.П., Дюканова Е.Н., Неведрова Н.Ю. Содержание тяжелых металлов в поверхностных горизонтах почв функциональных зон Курской городской агломерации //НАУЧНЫЕ ВЕДОМОСТИ Белгородского государственного университета. Серия Естественные науки. — Белгород: изд-во Бел-ГУ, 2016. №11 (232). Выпуск 35, с. 139-145.
3. Патент РФ №2080668. Экстрагент-сорбент для очистки почвы, 1997.
4. Патент РФ №2050334. Способ удержания тяжелых металлов, мигрирующих в техногенных потоках загрязнения, 1995.
5. Патент РФ №2365078 А4 (13)235078 (51), МПК А01В 79/02 (2006.01). Способ очистки почв от тяжелых металлов 2006/01.
6. Патент KZ №25902, KZ (13) В (11) 2590251, C02F 11/01 (16.07.2012). Способ очистки загрязненных почв от тяжелых металлов. — Ростов н/Д, 2012. — 264 с.
Способ иммобилизации свинца в загрязненных почвах путем внесения в почву сорбента на основе природных материалов, отличающийся тем, что сорбент готовят путем смешивания сухих извести и сапропеля в соотношении 5:1 и равномерно вносят на поверхность почвы в весенний период времени (март-апрель) в дозах 0,5-1,5 т/га.
Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для очистки загрязненных свинцом почв территорий промышленных предприятий, а также для повышения экологической устойчивости почвогрунтовых конструкций в городской среде и садово-огородных товариществах городских агломераций. Способ иммобилизации свинца в загрязненных почвах включает внесение в почву сорбента на основе природных материалов. Сорбент готовят путем смешивания сухих извести и сапропеля в соотношении 5:1 и равномерно вносят на поверхность почвы в весенний период времени в дозах 0,5-1,5 тга. Использование данного изобретения позволяет повысить эффективность иммобилизации свинца в гумусово-аккумулятивном горизонте почв при использовании недорогих природных сорбентов. 1 ил., 1 табл.
Источник