Введение
1. Литературный обзор
1.1 Антропогенные почвы и причины, влияющие на их формирование
1.1.1 Антропогенные почвы.
1.1.2 Антропогенное воздействие на почвы
1.1.2.1 Параметры физических свойств почв и их ухудшение в условиях антропогенного влияния 18
1.1.2.1.1 Структура и структурность почвы, их агрономическое значение.
Искусственные структурообразователи 28
1.1.2.2. Загрязнители почв
1.1.2.3. Факторы и Виды деградации почв
2. Объекты и методы исследования
2.1 Углистые вещества как продукты пиролизной переработки иловых осадков (краткая характеристика предприятия) 39
2.2. Физико-химические и биологические методы исследования углистых веществ 41
2.2.1. Кислотные свойства (pH), УЭП и минерализации водной вытяжки 41
2.2.2. Поглотительная способность почв по показателям
2.2.3. Потеря при прокаливании (зольность) почв и углистых веществ
2.2.4. Определение структурного (гранулометрического) состава
2.2.5. Биотестирование по гибели ракообразныхdaphniamagnastraus
2.2.6.Определение токсичности углистых веществ методом биоиндикации по
кресс-салату 61
3. Углистые вещества как улучшители свойств антропогенных почв 62
3.1. Способы изменения физических свойств почв как фактора улучшения их плодородия 62
3.2. Карбонизат 350 (полукокс) как продукт низкотемпературного пиролиза, его получение, свойства и возможности использования для улучшения физических свойств почв 66
3.3 Факторы, влияющие на выход и качество продукта карбонизат 350 69
Экспериментальная часть 73
4.1. Результаты и их обсуждения 73
4.1.1 Исследование почвенно-углистых смесей на токсичность 73
4.1.2 Опыт с дафниями вытяжки К- 350 и К-550 73
4.1.3 Проращивание семян кресс-салата в почвенных смесях почва/К-350... 74
4.1.4. Проращивание семян кресс-салата в почвенных смесях почва/К-
550 74
4.3. Исследование физико-химических свойств углистых веществ 75
4.3.2. Определение физических свойств почвы и карбонизатов 76
Заключение 77
Список сокращений 78
Литература 79
Хозяйственная деятельность человека сопровождается разрушением почвы. Площадь почвенного покрова неуклонно уменьшается за счет строительства новых предприятий и городов, прокладки дорог и линий высоковольтных электропередач, затопления сельскохозяйственных угодий при строительстве гидроэлектростанций, развития горнодобывающей промышленности. Так, огромные карьеры с отвалами выработанной породы, высокие терриконы вблизи шахт являются неотъемлемой частью пейзажа районов действия горнодобывающей промышленности.
Многими странами проводится рекультивация (восстановление) разрушенных участков почвенного покрова. Рекультивация - это не просто засыпка горных выработок, а создание условий для быстрейшего формирования почвенного покрова. В процессе рекультивации происходит формирование почв, создание их плодородия. Для этого на отвальные грунты наносят гумусированный слой, однако если отвалы содержат токсичные вещества, то сначала его покрывают слоем нетоксичной породы (например, лёсса) на которую уже наносится гумусированный слой.
В некоторых странах на отвалах и карьерах создают экзотические архитектурно-ландшафтные комплексы. На отвалах и терриконах разбиваются парки, в карьерах устраиваются искусственные озера с рыбой и колониями птиц. Например, на юге Рейнского буроугольного бассейна отвалы с конца прошлого века отсыпали с расчетом создания искусственных холмов, позже покрытых лесной растительностью.
Одной из актуальных проблем современности является деградация почвенного покрова урбанизированных территорий. Необходимость оценки качества почвенного грунта и на основе этого выяснение потребности в рекультивации городских почв с применением продуктов переработки углеродосодержащих отходов является перспективным направлением.
Существует также проблема утилизации продуктов переработки углеродсодержащих отходов в разных отраслях хозяйственной деятельности.
Цель работы заключается в исследовании твердых углеродосодержащих продуктов пиролиза ОСВ для возможного использования при рекультивации антропогенных почв.
Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Обобщить литературный материал о факторах, формирующих антропогенные почвы и влияющих на степень деградации почвенного покрова.
2. Проанализировать известные способы улучшения свойств почв;
3. Исследовать физико-химических свойств продуктов пиролиза (полукокс, пироуголь или назвать условно карбонизат350, карбонизат550);
4. Определить токсичность почв и субстратов на основе смесей с твердыми продуктами пиролиза ОСВ методами биотестирования с дафниями и растениями;
5. По результатам исследований сделать вывод о возможности использования сравниваемых продуктов пиролиза для рекультивации антропогенных почв
С целью выбора материала для рекультивации антропогенных почв в сравнительном анализе продуктов пиролиза ОСВ в итоге наши исследования показали:
1) что в опытах с выживаемостью дафний в водных вытяжках К-350 обладает сильным токсическим действием при разведениях менее 1/10, а К-550 - не проявил острой токсичности;
2) в опытах по проращиванию кресс-салата в смешанных с почвой субстратах с К-350 также проявилась большая токсичность по сравнению в смесях пироугля с почвой, где во всех вариантах есть проросшие семена;
3) токсичные свойства субстрат со временем снижаются, и скорость естественной его детоксикации может быть засвидетельствовано с помощью кресс-салата;
4) физические и физико-химические свойства карбонизатов дали дополнительную информацию для объяснения причин различий результатов их биотестирования.
Итогом наших исследований является вывод о том, что из сравниваемых продуктов пиролиза ОСВ наиболее подходящим для рекультивации оказался карботнизат, получаемый при температуре 550 0С по сравнению с более токсичным, получаемом при температуре 350 0С.
