Спосіб детоксікації важких металів у техногенних грунтах

Спосіб детоксикації важких металів у техногенних грун тах, який включає внесення водорозчиненого меліоранту, відрізняє ться тим, що як меліорант використовують водорозчинні солі заліза, наприклад, FeS04 × 7Н20, сумісно з азотними добривами, які беруть у такому співвідношенні: 0,3 - 2,5 т/га FeS04 × 7Н20 азотні добрива 45 т/га (19) (21) 2000063275 (22) 06.06.2000 (24) 15.05.2001 (33) UA (46) 15.05.2001, Бюл. № 4, 2001 р. (72) Байрак Микола Вікторович, Зуза Віктор Олексійович (73) Інститут грунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського УААН 38192 ступні кореням рослин і забезпечення детоксикації грунтів з нейтральними та лужними властивостями. Поставлена мета досягається за рахунок того, що у відомому способі детоксикації важких металів у те хногенних грунта х, який включає внесення меліоранту, згідно з винаходом, як останній використовують водорозчинні солі заліза, наприклад, FeS04×7Н20, сумісно з азотними добривами, які беруть у такому співвідношенні: 0,3 – 2,5 т/га FeS04 ×7Н2О азотні добрива 45 т/га Спосіб реалізується за допомогою загальновідомого розкидувача мінеральних добрив із розрахунку близько 3 т/га і менше залізовмісного меліоранту, в залежності від властивостей гр унту, разом з азотними добривами. Таке сумісне внесення підвищує те хнологічність способу та поліпшує засвоювання рослинами азоту з добрив, тому що залізовмісний меліорант зв'язує важкі метали грунту, які є антагоністами азотних добрив. Хімічні зміни, які відбуваються в грунті при внесенні розчинних солей Fe в окисних умовах (>400 mV) при нейтральних та лужних умовах середовища: - при розчиненні солей Fe відбуваються процеси їх хімічного перетворення у золь Fе(ОH)3; - після утворення золю гідроокису заліза відбувається його сумісна коагуляція з органічною речовиною грунту, що приводить до зменшення рухомості ВМ, які зв'язані з водорозчинними органічними речовинами; - при безпосередній коагуляції золя гідроокису заліза спостерігається фізико-хімічна адсорбція ВМ з грунтового розчину; - важливою особливістю початку процесу коагуляції золя гідроокису заліза стає те, що золь має позитивний заряд, що обумовлює поглинання ВМ, які знаходяться в грунтовому розчині у формі важко осаджуємих аніонів (наприклад, Сr2O72-), як результат хімічної адсорбції; - при укрупненні осаду гідроокисей заліза спостерігається фізична адсорбція, яка супроводжується оклюдуванням мінеральних солей з грунтового розчину, в результаті чого гр унтовий розчин ще більше очищується від присутності ВМ; - при коагуляції золя гідроокису заліза виступають у ролі клеючої речовини між мінеральними та органічними колоїдами, що підкреслює їх важливу стр уктуроутворюючу роль для грунту, для зниження рухомості ВМ, які зв'язані з органомінеральними комплексами, тому що знов утворені комплекси відрізняються більшою стійкістю. У зв’язку з антагонізмом між Fe і Р, сполуки фосфорних добрив треба вносити навесні - локально, після зимової інкубації солей Fe і грунту (після завершення усіх фізико-хімічних перетворень). Таким чином, в способі детоксикації в грунтах за прототипом і в тому, що пропонується, існують принципово різні фізико-хімічні процеси. Відома ознака - обробка грунту міліорантом, який утворює сполуки, що зменшують рухомість важких металів в поєднанні з новим внесенням у грунт водорозчинних солей заліза, забезпечує новий результат: 1) ефективність на грунтах з нейтральними та лужними властивостями та постійними окислювальними умовами в них; 2) ефективність при використанні на грунтах, які забруднені широким спектром важких металів, на які дія вапна не розповсюджується. Висока ефективність методу підтверджується результатами досліду (табл. 1), солома рослин, які були вирощені на забрудненому грун ті, вміщує Рb на 70% менше, ніж на контрольному чистому грунті, при використанні як меліоранта FeSO4×7H2O. Для Cd по FeS04×7Н2О цей ефект ще ви щий – 86,23%. Досліди, які проводились з іншими залізовмісними меліорантами, дали ще кращі результати. Для вапна ми не спостерігаємо аналогічної ефективності в прототипі [2]. 3) Важливою перевагою запропонованого методу меліорації є те, що метали-забруднювачі (на прикладі Рl і Cd) зосереджуються у найбільш стійких компонентах грунту. Про це ми робимо висновок за зміною розподілу масової частки фракцій колоїдів під впливом солей заліза (табл. 2). Ми спостерігаємо зменшення масової частки рухомих фракцій та збільшення частки залишку грунту, який вміщує міцнозв'язані органо-мінеральні речовини, які включають і важкі метали, що показано на прикладі Cd (табл. 3). Принципове поліпшення якості сільськогосподарської продукції за допомогою використання залізовмісного меліоранту без зниження врожайності є кращим аргументом на користь способу, що пропонується. Література: 1. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение.-Новосибирск, "Наука".-1991.-с.124127. 2. Алексеев Ю. В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. -Л., ВО "Агропромиздат".-1987.-с.106109 - прототип. 2 3 Забруднений грунт + FeSO4 ×7H2O Контроль – чистий грунт Варіант досліду 0,12 0,40 Серед. стат. знач. 0,01 0,15 Варіанса 0,04 0,17 Станд. помилка Pb 0 0,12 Мінім. значен. 0,27 1,09 Максим. значен. 0,15 1,09 Серед. стат. знач. 0,01 0,82 Варіанса 0,03 0,40 Станд. помилка Cd 0,04 0,41 Мінім. знач. 0,24 2,63 Максим. знач . Вміст металів у соломі ячменю, який вирощено на забрудненому грунті (трикратне перевищення фонового вмісту по металах Cd, Cr, Ni, Pb, Zn) мг/кг грунту Таблиця 1. 38192 38192 Розподілення колоїдів фракцій по варіантах (у % від наважки грунту) Фракція Fr1 Fr2 Fr3 Залишок Fr1+ Fr2+ Fr3 Варіант Серед. стат. знач. 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 39,07 38,90 37,94 2,26 1,64 1,01 2,81 2,73 3,12 47,26 48,41 49,79 44,14 43,24 42,07 Варіанса Станд. помилка МінІм. значен. Максим. значен. Різниця мін. та макс. зн. 1,19 0,49 0,45 0,27 0,04 0,02 0,87 0,66 0,02 0,44 0,06 3,06 0,23 0,10 0,54 0,45 0,29 0,27 0,21 0,08 0,06 0,38 0,33 0,06 0,27 0,10 0,71 0,19 0,13 0,30 38,00 38,20 37,04 1,68 1,44 0,78 1,60 1,68 2,96 46,08 48,04 48,12 43,68 42,84 40,90 40,48 40,08 38,96 3,12 1,96 1,16 3,64 3,36 3,36 47,88 48,72 53,08 44,88 43,72 43,04 2,48 1,88 1,92 1,44 0,52 0,38 2,04 1,68 4,96 1,80 0,68 4,96 1,20 0,88 2,14 де: 1 - контрольний чистий грунт; 2 - эабруднений грунт; 3 – забруднений грунт з FeSO 4 ×7H2O. Fr1 - перша фракція органо-мінеральних часток (І-група) одержана багаторазовим центрифугуванням водної суміші грунту попередньо насиченої (протягом доби) 1 N NaCl. Виділення проводиться центрифугуванням за номограмою Танкера і Джексона 6 хв. 15 сек. при 1500 обертів на хвилину; Таблиця 2. Найменш. суттєва різниця 1,01 0,40 1,30 0,64 Fr2 - друга фракція тонкодисперсних часток (ІІ-гр упа) одержується з залишку грунту після отримання Fr1 багаторазовим відмучуванням 0.004N розчином NaOH з послідовним центрифугуванням аналогічним чином; Fr3 - третя фракція тонко дисперсних часток (ІІІ-гр упа) для виділення тонкодисперсних часток цієї групи залишок грунту (після Fr2) послідовно багаторазово обробляється 0.05N НСl, а далі 0.01N NaOH з збиранням центрифугату в один балон; Залишок - залишок грунту після виділення Fr1, Fr2, Fr3. Таблиця 3. Вміст кадмію в залишку гр унту після витягнення трьох фракцій колоїдів (мг/100 г колоїдів) Cd Фракція Варіант Серед. стат. Станд. поМінІм. Максим. Варіанса знач. милка значен. значен. 1