Спосіб нейтралізації токсичного алюмінію в ґрунті

Реферат: Спосіб нейтралізації токсичного алюмінію в ґрунті включає внесення у ґрунт вапняного меліоранту. Дослідним шляхом визначають притаманні ґрунту значення рН і рСа, за якими обчислюють значення рНАl(OH)3, за якого відбувається осадження алюмінію з розчину. UA 79889 U (54) СПОСІБ НЕЙТРАЛІЗАЦІЇ ТОКСИЧНОГО АЛЮМІНІЮ В ҐРУНТІ UA 79889 U UA 79889 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до сільського господарства, зокрема до меліорації ґрунтів, а саме до застосування в агротехнічній практиці для оптимального дозування меліорантів для нейтралізації токсичного для рослин алюмінію в кислих ґрунтах. Сполуки алюмінію, наявні у ґрунтовому розчині, можуть знижувати біопродуктивність сільськогосподарських рослин, оскільки у певних концентраціях є для них токсичними. Рухомі сполуки алюмінію різко погіршують розвиток кореневої системи, порушують вуглеводний, азотний і фосфатний обмін рослин. За підвищення концентрації алюмінію в ґрунтовому розчині рослини стають чутливі до посухи, що збільшує актуальність питання у зв'язку з кліматичними зрушеннями. +3 +2 + Основні токсичні форми алюмінію (Аl ; Аl(0Н) ; Аl(0Н) 2) з'являються в розчині за підвищеної кислотності ґрунту. Відомий спосіб нейтралізації токсичного алюмінію в ґрунті водночас із нейтралізацією інших негативних аспектів підвищеної ґрунтової кислотності шляхом вапнування з визначенням доз вапна за гідролітичною кислотністю ґрунту [Практикум по почвоведению. Под ред. Кауричева И.С. - М.: Колос, 1973. - С 175.]. Головним недоліком цього способу є те, що він, не враховуючи внески окремих негативних чинників кислотності, зокрема алюмінію, часто спричинює неефективне використання меліоранту, а саме - перевапнування. Існує спосіб осадження токсичного алюмінію шляхом внесення надлишкових доз фосфатів [American Rhododendron Society Massachusetts Chapter http://rosebay.org/chapterweb/jpchange.htm] (фосфат зв'язує алюміній і робить його недоступним для рослин). Недоліком цього способу, поряд з неточністю дозування, є неефективне витрачання фосфорних добрив. Існує спосіб визначення доз вапна за кількістю рухомого алюмінію у ґрунтовій витяжці [Об использовании метода расчета доз извести по содержанию в почве подвижного алюминия. Методические рекомендации// УНИИПА им. А.Н.Соколовского, Харьков.-1982.-12 с]. Спосіб полягає в екстрагуванні рухомого алюмінію з ґрунту сольовим розчином з наступним визначенням у витяжці алюмінію колориметрично і подальшим розрахунком дози вапна, потрібної для хімічно-еквівалентного обміну кальцію на алюміній. Недоліком способу є емпіричність розрахунку, який не спирається на визначені фактично умови нейтралізації алюмінію в ґрунті, а також досить значна трудомісткість і матеріаломісткість хімічного аналізування витяжки. Найбільш близьким аналогом за технічною суттю є спосіб осадження алюмінію в ґрунті за допомогою вапнування [НИР по Программе фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на 2001-2005 гг. 19 НИУ региона под методическим руководством СибНИИЗХим.] визначення доз яких проводилось за загально прийнятими агрономічними рекомендаціями для певної зони і типу ґрунту. Недоліком способу є неточність визначення дози і, як наслідок, небезпека перевапнування, що сприяє забрудненню довкілля і створює додаткові витрати. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення способу нейтралізації токсичного алюмінію в ґрунті за рахунок встановлення певної дози необхідного для повного осадження алюмінію вапняного меліоранту, яка залежить від умов та рН даного ґрунту. Задача вирішується тим, що у відомому способі нейтралізації токсичного алюмінію в ґрунті, який включає внесення у ґрунт вапняного меліоранту, згідно з корисною моделлю, додатково визначають притаманні ґрунту значення рН і рСа, за якими встановлюють значення рНАl(OH)3, за якого відбувається повне осадження алюмінію з розчину, згідно з отриманою за результатами регресійного аналізу за методом найменших квадратів формулою: рНАl(OH)3=7,54-0,4(pH-0,5pCa), де (1) рНАl(OH)3 - значення рН, за якого у даному ґрунті відбувається повне осадження алюмінію; (рН - 0,5рСа) - вапняний потенціал даного ґрунту та за допомогою наперед отриманого графіка залежності Рн Водн. від дози внесеного Са(ОН)2, визначають необхідну і достатню дозу вапняного меліоранту. Формула залежності рНАl(OH)3 повного осадження алюмінію від вапняного потенціалу рН 0,5рСа отримана з коефіцієнтом кореляції 0,915. На основі даних, одержаних при аналізуванні більше від двадцяти кислих ґрунтів України дерново-підзолистого, сірого та темно-сірого типів, охоплюючи окремі опідзолені варіанти, супіщаного, легкосуглинкового, суглинкового та глинисто-піщаного різновидів, Чернігівської, 1 UA 79889 U 5 10 15 20 25 30 Волинської, Житомирської, та Київської областей було виявлено тісний зв'язок між вмістом рухомого алюмінію та активністю кальцію. Встановлення цієї залежності дає можливість отримати значення рН Аl(OH)3, за якого у даному ґрунті відбудеться повне осадження алюмінію при визначенні у ґрунті вапняного потенціалу рН 0,5рСа. Для цього достатньо визначити у ґрунтовому зразку або в непорушеному ґрунті in situ рН та рСа методом прямої потенціометрії за допомогою іонселективних електродів. Це дає можливість, на підставі одержаних даних, точно визначити необхідну для досягнення такого рН дозу меліоранту за умови побудування кривої залежності рНводн. від Са(ОН)2 (див. креслення). Застосування цієї дози сприяє нейтралізації токсичного алюмінію шляхом видалення його з ґрунтового розчину в тверду фазу, де він недоступний для рослин. Вапняний потенціал визначають у ґрунтовій пасті з використанням відомої експресної і маловитратної потенціометричної методики аналізу. ПРИКЛАД. У досліджуваний сірий ґрунт вносимо різні дози Са(ОН) 2 та визначаємо величину рНводн, [Спосіб визначення доз вапняних меліорантів. Патент № 10093, C05D 3/02, Е02В11/00]. За отриманими даними будуємо криву рН-буферності, показану на кресленні. У тому самому ґрунті визначаємо потенціометрично: рН = 5,58; рСа = 2, 46. Звідси: за формулою (1): рНАl(OH)3=7,54-0,4(5,58-1,23) = 7,54-4,35 × 0,4=7,54-1,74=5,80. За графіком (див. креслення) знаходимо на осі абсцис значення дози гідроокису кальцію, відповідне до значення рНАl(OH)3 ~ 5,80, яке відкладаємо на осі ординат. Це значення дози становить 0,3 мг-екв/100 г. Звідси обчислюємо дозу вапняного матеріалу (для вапна СаСОз) згідно з формулою з джерела [5]: . х = а 0,5, (2) де х - доза вапна для внесення у ґрунт, кг/т; а - доза гідроокису кальцію, визначена за кривою буферності, мг-екв/100 г; 0,5 - зведений коефіцієнт переведення гідроокису кальцію у вапно, вапна з мг-екв у кілограми та ґрунту з грамів у тонни. За формулою (2) доза вапна, необхідна для нейтралізації токсичного алюмінію в даному сірому ґрунті, складе х = 0,3 • 0,5=0,15 кг на тонну ґрунту. Технології хімічної меліорації кислих ґрунтів, які використовують у сільськогосподарському виробництві передбачають, що внесене вапно перемішується приблизно з 3000 т ґрунту на кожному гектарі. Отже доза вапна на один гектар складе 0,15 • 3000=450 кг/га. Таким чином в даному прикладі доза вапна, необхідна для повної нейтралізації токсичного алюмінію в ґрунті становить 450 кг/га. (Проти звичайно застосованої дози - 4-5т/га.). 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 Спосіб нейтралізації токсичного алюмінію в ґрунті, який включає внесення у ґрунт вапняного меліоранту, який відрізняється тим, що дослідним шляхом визначають притаманні ґрунту значення рН і рСа, за якими обчислюють значення рНАl(OH)3 за якого відбувається осадження алюмінію з розчину, згідно з отриманою за результатами регресійного аналізу за методом найменших квадратів формулою: рНАl(OH)3 = 7,54-0,4(рН - 0,5рСа), де: рНАl(OH)3 - значення рН, за якого у даному ґрунті відбувається повне осадження алюмінію; (рН - 0,5рСа) - вапняний потенціал даного ґрунту, та за допомогою наперед (заздалегідь) отриманого графіка залежності рНводн. і Са(ОН)2 визначають необхідну і достатню дозу вапняного меліоранту. 2 UA 79889 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3