Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ДОЗ ВНЕСЕНИЯ ПИРОУГЛЯ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ ЗЛАКОВЫХ КУЛЬТУР

Работа №32369

Тип работы

Дипломные работы, ВКР

Предмет

экология и природопользование

Объем работы50
Год сдачи2019
Стоимость0 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
373
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 3
1. Обзор литературы 6
1.1. Проблема переработки куриного помета 6
1.1.1. Отходы птицефабрик 6
1.1.2. Методы переработки куриного помета 8
1.2. Пиролиз куриного помета 14
1.3. Использование пироугля в качестве почвенного удобрения 18
2. Материалы и методы 22
2.1. Объекты исследования и подготовка почвенных образцов 22
2.2. Проведение лабораторного эксперимента 22
2.3. Определение респираторной активности 23
2.4. Определение физиологического профиля сообщества методом
мультисубстратного тестирования BiologEcoplate 24
2.5. Морфометрическая характеристика культур и
содержание хлорофилла 28
3. Результаты и их обсуждение 30
3.1. Результаты оценки респираторной активности почв 30
3.2. Результаты определения физиологического профиля микробного
сообщества методом мультисубстратного тестирования BiologEcoplate 33
3.3. Морфометрическая характеристика растений и
содержание хлорофилла 36
3.4. Сравнение влияния различных доз пироугля 41
Выводы 45
Список литературы 46


Птицефабрики являются не только производителями яиц и мяса птицы, но и значительным источником загрязнения окружающей среды. Увеличение деятельности птицефабрик привело к осложнению экологической обстановки в России (Интеллект России, 2019). Условия содержания птицы в современных хозяйствах - это, прежде всего, сосредоточение на ограниченных площадях большого поголовья, использование многоярусных батарей, создание искусственного микроклимата в помещениях, включение в рационы нетрадиционных кормов. Всё это привело к изменению физико-механических характеристик и химического состава помёта, ежесуточно скапливающегося территории птицефабрик, племенных заводов и других предприятий. Одна средней мощности птицефабрика (400 тысяч кур-несушек или 6 миллионов цыплят-бройлеров) за год образует до 40 тысяч тонн помёта. К утилизации такого количества отходов хозяйства России оказались неподготовленными и буквально обрастают их залежами (Интеллект России, 2019). Известно, что птичий помет является сильным источником загрязнения окружающей среды (почва, грунтовые воды, флора и фауна) и воздействует отрицательно на здоровье и на качество жизни населения. Куриный помет содержит токсичные вещества и питательные элементы в очень высоких концентрациях, соответственно, при внесении необработанной биомассы, происходит поступление в чрезмерном количестве кальция в почву (в чистой курином помете с 60% влажностью до 3% кальция), загрязнение водных объектов фосфором и азотом и выброс метана и аммиака (Pintor, 2012). Содержащиеся в птичьем помете нитраты и фосфаты могут способствовать эвтрофикации, вследствие чего начинается быстрый рост водорослей.
Избыточные питательные вещества, попадающие в воду, вызывают цветение водорослей, гибель рыбы, возникновение запаха и уменьшение прозрачности воды. Бактерии, способствующие разложению помета, снижают уровень кислорода в воде. Загрязнение воды отходами может происходить несколькими
способами. Очевидными примерами загрязнения являются прямой сброс в поверхностные воды, предоставление животным прямого доступа к рекам и ручьям, сливание стоков из откормочных площадок и переполнение хранилища птичьего помета. Менее очевидными способами являются весеннее таяние снега содержащего птичий помет, таяние замороженного помета, просачивание в грунт чрезмерно высоких норм, используемых в качестве удобрения. Азот в курином помете легко переходит в нитратную форму, которая загрязняет источники питьевой воды. С 24 июня 2017 года согласно приказу Росприроднадзора куриный помет свежий относится к 3 классу опасности, поэтому его обычный выброс, захоронение, использование без переработки запрещено (Мишуров, 2015).
Имеющиеся технологии переработки не обеспечивают должного уровня утилизации куриного помета, в связи с чем, на прилегающих к птицефабрикам территориях скапливается огромное количество разлагающегося материала (Касимов, 2017). На сегодняшний день для решения данной проблемы в промышленно развитых странах интенсивно совершенствуются такие направления переработки биомассы, как пиролиз, газификация, ожижение. Среди современных технологий энергетического использования биомассы наиболее универсальной и эффективной, по мнению экспертов Международного энергетического агентства IEA, является термохимическая конверсия методом пиролиза (Мишуров, 2015). Данный метод позволяет получить новый вид органического удобрения, такого как пироуголь. Актуальность получения пироугля заключается в том, что он способен заменить минеральные удобрения, что в дальнейшем уменьшит негативное влияние на почву, водные объекты, флору и фауну. Применение пироугля позволяет не только решить проблему переработки куриного помета, но и повысить плодородие почвы.
В связи, с вышесказанным, целью работы стало определение оптимальной дозы внесения пироугля, приготовленного при пиковой температуре 400oC в течение 2 часов, при выращивании злаковых культур.
В задачи исследования входило:
1) Провести вегетационный эксперимент с пшеницей (Triticum vulgare) и ячменем(Ногйеит vulgare), включающий в себя обработку почву пироуглем в дозах 0,5%, 1%, 2% и 5%;
2) Оценить влияние пироугля на респираторную активность микробного сообщества почв;
3) Оценить динамику изменения физиологического профиля микробных сообществ почв, с использованием коммерческой системы BiologEcoplate;
4) Оценить динамику роста растений (биомасса, содержания хлорофилла, длины стебля и корня).


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании студенческих
и аспирантских работ!


1. На основе полученных, в ходе проведения лабораторного эксперимента, данных, было установлено, что дозы внесения пироугля 0,5-2% не приводили к существенному изменению респираторной активности по сравнению с контролем, а соответственно не вызывали стрессовой реакции почвенного микробного сообщества.
2. В контрольном образце уровень потребления субстратов (AWCD) остается практически постоянным во все временные точки (2,23-2,74). Максимальное функциональное разнообразие микробиоты для образцов под ячменем и пшеницей установлено при внесении пироугля в дозе 1% (индекс Шеннона равен 3,9 и 3,31 соответственно). Однако дозозависимого эффекта на степень потребления субстратов и разнообразие микробного сообщества установлено не было.
3. Оценка удобрительных свойств в опыте с растениями показала, что оптимальными дозами внесения пироугля являются - 0,5-1%, не приводящие к снижению биомассы, длин корня и стебля. Анализ содержания хлорофилла показал, что под воздействием пироугля произошло незначительное увеличение содержания хлорофилла при дозах 2-5%. Дозы пироугля 0,5-1% показали уменьшение содержания хлорофилла в растениях.
4. Оценка эффектов на микробное сообщество и растения от внесения различных доз пироугля в почву при проведении вегетационного эксперимента растений показала, что оптимальной является доза внесения - 1% пироугля по массе.



1. Бучкина Н.П., Балашов Е.В., Шимански В., Игаз Д., Хорак Я. Изменение биологических и физических параметров почв разного гранулометрического состава после внесения биоугля.- Санкт-Петербург: Редакция журнала «Сельскохозяйственная биология».-2017.- том 52.- 472 с
2. ГОСТ Р 53042-2008. Удобрения органические. - М: Стандартинформ, 2009. - 7 с.
3. ГОСТ Р ИСО 22030-2009 Качество почвы.- М: Стандартинформ, 2009. - 3 с.
4. Дабаева М. Д. Эколого-безопасная утилизация отходов.- Улан-Удэ: Изд- во БГСХА, 2001. - 94 с.
5. Зеников В.И. Патент РФ 2522515. -2014.-3 с.
6. Иванов А.Н., Белов В.В. Способы и установки для утилизации птичьего помета// Вестник ФГОУ ВПО «МГАУ имени В.П. Горячкина».-2017. - №4 -11 с.
7. Иванов Ю.Г. Особенности сжигания подстилочного помета при термической утилизации// Вестник ФГОУ ВПО «МГАУ имени В.П. Горячкина». - 2015. -№2- С. 25-30.
8. Касимов А.М. Совершенствование технологии и оборудования термохимической переработки древесных отходов в высококалорийный генеративный газ: автореф. дис.... канд. технич. наук. - Казань, 2017.- 4 с.
9. Малофеев В.И. Технология термической переработки помета. / В.И.Малафеев. - М.: Колос, 1981.-2 с.
10. Малунов И.А. Ковалев Н. Г. Громов В.Н. Патент РФ 2528813.-2014.-5 с.
11. Минеев В.Г. Агрохимия: Учебник.- 2-е издание, переработанное и дополненное.- М.: Издательство МГУ, Издательство «Колос», 2004.- 720 с.,
12. Минеев В.Г.. Органические удобрения в интенсивном земледелии. - М.: Колос. - 1984. - 301 с.
13. Мишуров Н.П. Инновационные технологии подготовки птичьего помета к использованию// Вестник ВНИИМЖ.- 2015.- №4-109 с.
14. Павлов В.М., Саубанов Р.Р., Исрафилов И.Х.. Влияние биоугля на качественное восстановление почворесурса в Республике Татарстан. - Набережные Челны: Набережночелнинский институт (филиал) федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет- 2012.- 41-46 с.
15. Сайт общероссийского Национального Фонда Прорывных Инновационных Технологий и Стратегических Социальных Инициатив, направленных на устойчивое, опережающее развитие России. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: Ы1р://интеллект-россии.рф/р1^иС:/348, свободный. - Дата обращения: 22.02.2019.
16. Разумов Е.Ю., Назипова Ф.В. Биоуголь: современное представление// Вестник Казанского технологического университета.- 2015. - № 15.- 220-222 с.
17. Рахманкулов Д. Л., Ф. Ш. Вильданов, С. В. Николаева, С. В. Денисов
Успехи и проблемы производства альтернативных источников топлива и химического сырья. Пиролиз биомассы.- Уфа: Уфимский государственный
нефтяной технический университет, 2008.- 3 с.
18. Семенченко С.В., Нефедова В.Н., Савинова А.А. Утилизация и переработка помета в условиях птицефабрики// Приволжский научный вестник.-2014. - №7 -44 с.
19. Сергеев В.Р. Бухонова Ю.В., На пути к органическому земледелию.- М: Редакция журнала «Защита и карантин растений».-№6. -2007.-22-23 с.
20. Суховеркова В.Е. Способы утилизации птичьего помета, представленные в современных патентах// Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2016.- № 9.- 48-52 с.
21. Федеральный классификационный каталог отходов утвержден приказом Росприроднадзора от 22.05.2017 N242. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_218071/ свободный.
- Дата обращения: 25.10.2018.
22. Федоров, Н.Ф. Канализация. - М.: Высшая Школа, 1968.- 592 с.
23. Хутская Н.Г., Пальчёнок Г.И.. Энергосберегающие технологии термохимической конверсии биомассы и лигнокарбонатных отходов// Учебно - методическое пособие по дисциплине «Топливо и его использование».- Минск: БНТУ, 2015.-12 с.
24. Чешко Яюсть грунту лабораторш методи визначення мшробного дихання грунту/Кшв держспоживстандарт украши.- 2006.- 8 с.
25. Gashikovich G.K., Vasilyeva S.E., Rubenovich G.B., Valeeva A.A.. The possibility of use research methods of soil organic matter for assess the biochar properties //Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. -
2015. - Vol. 5. -P. 194-201.
26. Meng J., Wang L., Liu X. Et al Physicochemical properties of biochar produced from aerobically composted swine manure and its potential use as an environmental amendment // Bioresour. Technol. — 2013. — Vol. 142. — P. 641646.
27. Kan, T. Lignocellulosic biomass pyrolysis: a review of product properties and effects of pyrolysis parameters / Kan T., Strezov V., Evans T.J. // Renew. Sustain. Energy Rev. - 2016. - Vol. 57. - P. 126.
28. Schmidt M., Torn M., Abiven S. Persistence of soil organic matter as an ecosystem property / // Nature. — 2011. — Vol. 478. — P. 49-56.
29. Gao H. Y., Chen X. X. et al // Northwest A & F Univ.Physicochemical properties of biochar and biochar-based nitrogenous fertilizer. — 2013. — Vol. 41,
— P. 69-85.
30. Pintor A. M ., Ferreira C. A., Pereira J. C., Correia P., Silva S. P., Vilar J. P., Botelho C. M., Boaventura A. R.// Use of cork powder and granules for the adsorption of pollutants: a review. - 2012. - P. 3152-3166.
31. Yao Z., Wang S. H. /Primary research on the situation and strategy of straw application in the Shanghai suburbs // Agro-Environ. Dev. — 2001. — Vol. 3. —P. 40-41.
32. Zhao X. C., Ouyang W., Hao F. H. et al/ Properties comparison of biochars from corn straw with different pretreatment and sorption behaviour of atrazine // Bioresource Technol. — 2013. — Vol. 147. — P. 338-344.
33. Mohammad A.I., Abdulrasoul A.E., Ahmed H., Mahmoud N./ Pyrolysis temperature induced changes in characteristics and chemical composition of biochar produced from conocarpus wastes // Bioresour. Technol. — 2013. — Vol.131. — P. 374-379.
34. Ding W. C., Dong X. L., Ime I. M. et al /Pyrolytic temperatures impact lead sorption mechanisms by bagasse biochars / / Chemosphere.— 2014. — Vol. 105. — P. 68-74.
35. Inguanzo M., Menendez J.A., Fuente E., Pis J.J. /Reactivity of pyrolyzed sewage sludge in air and CO2 // Pyrolysis. — 2001. — Vol. 59. — P.943-954.
36. Wu H., Che X., Ding Z. et al /Release of soluble elements from biochars derived from various biomass feedstocks // Environ. Sci. Pollut. Res.— 2016. — Vol.
23. — P. 1905-1915.
37. Inyang M., Gao B., Yao Y. et al /Removal of heavy metals from aqueous solution by biochars derived from anaerobically digested biomass // Bioresource Technol. — 2012. — Vol. 110. — P. 50-56.
38. Syed M., Soreanu G., Falletta P., Beland M./ Removal of hydrogen sulfide from gas streams using biological processes - a review // Canadian Biosystems Engineering. — 2006. — Vol. 48. — P. 21-24.
39. Singh B. Characterisation and evaluation of biochars for their application as a soil amendment. /Soil Res. — 2010. — Vol. 48. — P.516-525.
40. Das K. C., Garcia-Perez M., Bibens B., Melear N., /Slow pyrolysis of poultry litter and pine woody biomass: Impact of chars and bio-oils on microbial growth //
Journal of Environmental Science and Health: Part A. — 2008.— Vol. 43. — P.714724.
41. Song W., Guo M. Quality variations of poultry litter biochar generated at different pyrolysis temperatures// Appl Pyrolysis. —2012. — Vol. 94. — P. 138-45.
42. Ren X. H., Zhang P., Zhao L.J., Sun H.W./Sorption and degradation of carbaryl in soils amended with biochars: influence of biochar type and content // Environ Sci Pollut Res. — 2016. — Vol. 23. — P. 2724-2734.
43. Syed-Hassan, Syed Shatir A. Thermochemical processing of sewage sludge toenergy and fuel: Fundamentals, challenges and considerations / A. Syed Shatir SyedHassan, Yi Wanga, Song Hua, Sheng Sua, Jun Xiang // Renewable and Sustainable Energy Reviews. - 2017. - Vol. 80. - P. 888-913.
44. Burra K., Hussein M., Amano R., Gupta A. /Syngas evolutionary behavior during chicken manure pyrolysis and air gasification // Appl. Energy. — 2016. — Vol. 181. — P. 408-415.
45. Yorgun S, Yildiz D. Slow pyrolysis of paulownia wood: effects of pyrolysis parameters on product yields and bio-oil characterization // Appl Pyrolysis. — 2015. — Vol.114. — P. 68.


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.




© 2008-2022 Cервис помощи студентам в выполнении работ