Расчет дозы извести по кислотности почвы

Пример расчета нормы извести

Кафедра кадастра недвижимости и геодезии

ОПД.В.04 РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЗЕМЕЛЬ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к практическому занятию № 3 по теме:

«Рекультивация почв, засоленных и осолонцованных при загрязнении нефтепромысловыми сточными водами (НСВ)»

Специальность 120301 Землеустройство

Рассмотрены и обсуждены на заседании кафедры кадастра недвижимости и геодезии (протокол № от 2012 года)

Рекомендованы к изданию методической комиссией факультета землеустройства и лесного хозяйства (протокол № от 2012 года)

Составитель: доцент, к.с.-х.н. Минниахметов И.С.

Рецензент: к.с.-х.н., доцент кафедры земледелия и почвоведения

Ответственный за выпуск: зав. кафедрой кадастра недвижимости и

геодезии, к.с.-х.н., доцент Ишбулатов М.Г.

г. Уфа, БГАУ, кафедра кадастра недвижимости и геодезии

РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ПОЧВ, ЗАСОЛЕННЫХ И

ОСОЛОНЦОВАННЫХ ПРИ ЗАГРЯЗНЕНИИ

НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫМИ СТОЧНЫМИ ВОДАМИ (НСВ)

Цель занятия:научиться разрабатывать системы мероприятий по рекультивации засоленных и загрязненных НСВ земель;

дать студентам знания:

— по известкованию почвы; изучить методы и расчеты норм известкования почвы;

— по гипсованию почвы; изучить методы и расчеты норм гипсования почвы;

— по засолению почв, промывке почв; изучить методы и расчеты промывной нормы при засолении почвы.

Материалы и оборудования:для успешного выполнения задания необходимо наличие калькулятора.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Нефть находится в природе и при добычи извлекается с сопутствующими водами и природными газами. НСВ образуются из пластовых и производственных сточных вод. Пластовые, т.е. извлекаемые вместе с нефтью, подземные воды составляют до 80—95% общего объема всех стоков и тем самым прежде всего они определяют свойства НСВ (Гайнутдинов и др., 1982).

Главная причина загрязнения почв НСВ — аварийные порывы трубопроводов из-за высокой их коррозийной активности.

Сточные воды нефтяных месторождений весьма высокоминерализованные, их минерализация в зависимости oт месторождения, технологической схемы добычи нефти и времени года заметно колеблется. Как правило, в НСВ содержание Na + составляет 30—35% от общего количества ионов, Са 2+ и Mg 2+ в сумме содержится 5—15%, т.е. содержание Na + во всех случаях значительно превышает количество Са 2+ и Mg 2+ . Из анионов преобладает Cl — (50%), на долю HCO₃ — и SO₄ 2- приходится менее 1% суммы ионов. Поскольку содержание Na + в составе НСВ превышает сумму Са 2+ и Mg 2+ , то загрязнение почвы не только засоляется, но и осолонцовывается.

Техногенное (ТГ)-засоление — процесс накопления водорастворимых солей в почве приводящий к образованию техногенных солончаков.

Повышение содержания солей натрия в почвах приводит к насыщению поглощающего комплекса ионами натрия путем вытеснения из него других катионов.

Этот процесс приводит к ТГ-осолонцеванию почв. Почвенные частицы насыщенные натрием теряют агрегатное состояние вследствие гидратации иона натрия. Коллоиды, обогащенные натрием, обладают способностью удерживать на своей поверхности воду, сильно набухают, приобретают устойчивость против коагуляции и значительную подвижность. При этом резко возрастает так же растворимость органических и минеральных соединений почвы в результате появления щелочной реакции. К солонцовым относят почвы с содержанием обменного натрия более 5% от суммы обменных катионов или емкости поглощения.

Процесс деградации ТГ-солонцов приводит к их посттехногенному осолодению, при котором в верхних горизонтах последних происходит распад минеральных коллоидов. Освобождающийся кремнезем накапливается в аморфной форме, растворимый в щелочах. Остальные продукты распада минеральных коллоидов выносится глубже, частично накапливаясь в иллювиальном горизонте.

Методические положения

Методы рекультивации

Загрязнение НСВ приводит к быстрой потере продуктивности или полной деградации почв при гибели растительного покрова.

Засоленные почвы классифицируют по степени засоления (см. таблица 1) и осолонцованности почв (см. таблица 2).

Таблица 1 Классификация почв по степени засоления

Степень засоления	Сухой остаток, %
Незасоленные	3,0

Таблица 2 Оценка степени осолонцованности почвы по содержанию обменного натрия (в % от емкости поглощения)

Степень осолонцованности	Содержание обменного натрия
гумусные почвы	малогумусные почвы
Слабая	5-10	3-5
Средняя	10-15	5-10
Сильная	15-20	10-15
Очень сильная	> 20	> 15

При разработке методов рекультивации загрязненных НСВ почв необходимо учитывать реальную стадию их ТГ-трансформации.

Рекультивация загрязненных НСВ почв предусматривает, прежде всего, их рассоление и рассолонцевание. В практике рекультивации таких почв, используются методы, принятые для мелиорации природных засоленных и осолонцованных почв — химический, физический, биологический и гидротехнический.

Химический метод мелиорации

Радикальным приемом рассолонцевания почв является химическая мелиорация, т.е. внесение в почву кальцийсодержащих или кислотных веществ с целью нейтрализации свободной соды и замены поглощенного натрия ионами кальция.

К веществам применяемым при химической мелиорации относятся:

1) растворимые соли кальция — хлористый кальций (СаCl₂) и гипс (СаSO₄*2H₂O);

2) слаборастворимые соединения кальция — известь (СаСО₃);

3) кислотные вещества — серная кислота (H₂SO₄), сера (S), сульфат железа (FeSO₄) и т.д.

Гипсование почвы

Гипсование почвы, внесение в почву гипса (СаSO₄*2Н₂О) для устранения избыточной щелочности, вредной для многих сельскохозяйственных растений; способ химической мелиорации солонцов и солонцеватых почв. Гипсование основано на замене натрия, поглощенного почвой, кальцием, в результате чего улучшаются её неблагоприятные физико-химические и биологические свойства и повышается плодородие. Дозы гипса (устанавливают по количеству натрия в корнеобитаемом слое почвы, который необходимо заместить кальцием) от 3—4 до 10—15 т/га, наибольшие — на содовых солонцах. Гипс вносят в 2 приёма: перед вспашкой и после неё под культивацию. На солонцеватых почвах, содержащих меньшее количество натрия, чем солонцы, гипс (3—4 ц/га) вносят в рядки вместе с семенами. Гипсование почвы проводят в комплексе с агротехническими мероприятиями: глубокая вспашка (на 40—50 см) с перемешиванием солонцового слоя (это даёт возможность переместить гипс, содержащийся в подпахотном слое, в пахотный слой), орошение, внесение органических удобрений, снегозадержание и задержание талых вод, посев многолетних трав.

Для гипсования почвы применяют в основном сыромолотый гипс (из природных залежей), фосфогипс — отходы производства удобрений, отходы содовой промышленности. Продолжительность перехода солонцов под действием гипса в культурную почву, т. е. мелиоративный период, 8—10 лет в неорошаемых условиях и 5—6 лет при орошении. На орошаемых землях эффективность гипсования почвы повышается.

Известкование почв

Известкование почв — внесение в почву извести и др. известковых удобрений для устранения избыточной кислотности, вредной для многих сельскохозяйственных растений; способ химической мелиорации кислых почв. Известкование почв основано на замене в почвенном поглощающем комплексе ионов водорода и алюминия ионами кальция и магния. При известковании в результате нейтрализации кислотности почвы и увеличения содержания кальция усиливается жизнедеятельность полезных микроорганизмов (например, клубеньковых бактерий, микроорганизмов, минерализующих органические остатки и перегной) и почва обогащается доступными для растений элементами питания, улучшаются её физические свойства (структура, водопроницаемость и др.). Известкование почвы широко применяют на подзолистых, дерново-подзолистых и некоторых торфяных почвах, реже на серых лесных почвах и краснозёмах.

На подзолистых почвах при рН их в солевой вытяжке менее 4,5 необходимо известкование почвы под все сельскохозяйственные культуры;

при рН 4,5—5,0 — под все культуры, кроме люпина;

при рН 5,1—5,5 — под культуры, очень чувствительные к кислотности (свёкла, капуста, лук, чеснок, клевер, люцерна, смородина), нуждающиеся в слабокислой и близкой к нейтральной реакции (брюква, турнепс, вика, фасоль, кукуруза, пшеница, ячмень, огурцы, яблоня, вишня) и переносящие умеренную кислотность, но повышающие урожай при внесении высоких доз извести (овёс, рожь, тимофеевка, гречиха);

при рН 5,6—6,0 — только под свёклу и люцерну;

при рН более 6,0 почву известковать не следует.

Известковые материалы (удобрения) получают размолом или обжигом твердых известковых пород (известняка, доломита, мела) или используют мягкие известковые породы (известковые туфы, мергель и т.д.), не требующие размола, и отходы промышленности (сланцевая зола, дефекат и т.д.), богатые известью.

Вычисление дозы извести

Дозу извести рассчитывают по гидролитической кислотности. Для этого необходимо знать массу пахотного слоя на 1 га. Для нейтрализации 1 кг обменного водорода требуется 50 кг СаСО₃, поскольку молярная масса эквивалента карбоната кальция (1/2 СаСО₃) равна 50.

Расчет проводят по формуле:

Д = Нr * h * dv * 50 / 1000;

где, Д — доза извести (т/га) СаСО₃,

Нr — гидролитическая кислотность (мг-экв/100 г почвы);

h — мощность пахотного слоя (см);

dv — плотность почвы (г/см 3 );

50 — молярная масса эквивалента карбоната кальция (г/моль).

Вычисление дозы извести можно упростить. Для вычисления нормы извести (в тоннах СаСО₃ на 1 га) умножают величину гидролитической кислотности (Нr), выраженную в мг*экв. на 100 г почвы, на коэффициент 1,5.

Норма СаСО₃ = Нr * 1,5.

Указанная формула получается в результате следующих расчетов. Для нейтрализации 1 мг*экв. кислотности (ионов Н + ) на 100 г почвы требуется 1 мг*экв., или 50 мг СаСО₃, а на 1 кг — 500 мг СаСО₃; умножив эту величину на массу пахотного слоя одного гектара почвы (3 000 000) и разделив на 1 000 000 000 (для пересчета миллиграммов в тонны), получим:

норма СаСО₃ = Нr * 500 * 3 000 000 / 1 000 000 000 = Нr * 1,5.

Когда в качестве известкового удобрения пользуются гашеной известью — Са(ОН)₂, дозу извести, вычисленную для СаСО₃, умножают 1,11;

для расчета доз едкой извести (СаО) коэффициент равен 0,84.

Пример расчета нормы извести

Почва — темно-серая лесная тяжелосуглинистая.

Площадь известкования (загрязнения) — 5 га.

Нr = 5 мг/100 г почвы.

Норма СаСО₃ = 5 * 1,5 = 7,5 т/га.

Общее количество извести, необходимое для внесения:

Источник

Известкование почвы. Расчет дозы известковых удобрений

Одной из причин снижения урожайности являются кислые почвы. Реакция почвенной среды оказывает сильное влияние на усвоение питательных веществ, рост и развитие растений, деятельность микроорганизмов, физические, химические, биологические свойства почвы. Мелиоранты позволяют регулировать реакцию среды в желаемом для культур направлении. Все растения хорошо развиваются при рН = 5,5 — 8.

Известкование — внесение в почву известковых удобрений для нейтрализации кислотности почвы и улучшения физических, химических и других свойств почвы. При определении необходимости известкования за основу берут агрохимические картограммы кислотности почвы, составленные агрохимическими лабораториями.

Очерёдность известкования почвы определяют в зависимости от их степени кислотности: в первую очередь известкуют сильнокислые с рН дерново — подзолистые 4,6 — 5,0 0,95 дерново — подзолистые 5,1 — 5,5 1,25 светло — серые и серые лесные светло — серые и серые лесные 4,6 — 5,0 0,99 светло — серые и серые лесные 5,1 — 5,5 1,32 тёмно — серые и чернозёмы выщелоченные тёмно — серые и чернозёмы выщелоченные 4,6 — 5,0 1,12 тёмно — серые и чернозёмы выщелоченные 5,1 — 5,5 1,37 пойменные луговые и прочие пойменные луговые и прочие 4,6 — 5,0 0,97 пойменные луговые и прочие 5,1 — 5,5 1,28

Дозы СаСО₃ (т/га) по гидролитической кислотности рассчитывают по формуле:
Д_CaCO₃ = Н х 10 х 3000000(2500000) х 50 / 1000000000 = Н х 1,5(1,25)

где: Н — величина гидролитической кислотности (мг-экв/100 г почвы). Для темно — серых лесных почв и черноземов разной степени оподзоленности величину гидролитической кислотности уменьшают в 3 раза;
10 — коэффициент для перехода от 100 г к 1 кг;
3000000 (2500000) — масса пахотного слоя в 20 см на 1 га, кг (почвы тяжёлого гранулометрического состава — 3000000, легкого гранулометрического состава — 2500000);
50 — миллиграммы СаСО₃, соответствующие 1 мг-экв;
1000000000 — для перевода миллиграммов СаСО₃ в тонны.

Учитывая выращиваемые культуры и почвы хозяйства, известковые удобрения, а точнее их рассчитанные дозы, необходимо откорректировать. Корректировку проводят согласно следующим условиям:

— в севооборотах со льном и картофелем дозу уменьшить на 1/2 — 2/3 от полных доз для песчаных и супесчаных почв и на 3/4 — 1 для суглинистых почв;

— наличие люпина в севообороте при определении дозы извести во внимание не принимать;

— в специализированных севооборотах, когда картофель занимает 30 — 40 % в структуре посевных площадей, дозу извести снизить на 2/3 от полных доз (почвы с легким гранулометрическим составом) и на 1/2 (почвы с тяжёлым гранулометрическим составом);

— в севооборотах с бобовыми травами и кормовыми культурами известкование почвы проводить полными дозами.

Дозы СаСО₃ пересчитывают на известковое удобрение (Д_ИМ) по формуле:
Д_ИМ = Д_CaCO₃ х 100 х 100 х 100 / Н х (100 — Г) х (100 — В)

где: Д_CaCO₃ — норма СаСО₃ на 1 га, т;
Н — нейтрализующая способность известкового материала;
Г — количество частиц более 1 мм в известковом материале, %;
В — влажность известкового материала, %.

В условиях Нечернозёмной зоны лучшее место внесения в полевых севооборотах — покровная клеверу культура, кроме того, известковые удобрения можно вносить в чистый пар, под кукурузу, корнеплоды, ячмень, пшеницу. В кормовых севооборотах наиболее целесообразно вносить известь под корнеплоды, в овощных — под корнеплоды и капусту.

Основное требование к внесению извести — равномерное распределение с последующим тщательным перемешиванием с почвой, поэтому известковые удобрения следует вносить под зяблевую вспашку или перепашку зяби, допускается внесение и под культивацию.

Михайлова Л.А., д. с.-х. н., Мудрых Н.М., к. с.-х. н., ФГБОУ ВПО «Пермская ГСХА»

Источник