RU2642868C1 - Способ снижения концентраций тяжелых металлов в почвах городских территорий - Google Patents
Способ снижения концентраций тяжелых металлов в почвах городских территорий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2642868C1 RU2642868C1 RU2017110137A RU2017110137A RU2642868C1 RU 2642868 C1 RU2642868 C1 RU 2642868C1 RU 2017110137 A RU2017110137 A RU 2017110137A RU 2017110137 A RU2017110137 A RU 2017110137A RU 2642868 C1 RU2642868 C1 RU 2642868C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- park
- soil
- maple
- leaf
- soils
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области экологии и может быть использовано для очистки почв городов центральной полосы от загрязнений тяжелыми металлами. Технической задачей изобретения является снижение токсичных концентраций тяжелых металлов в метровой почвенной толще. Предлагаемый способ позволяет извлечь из почвы тяжелые металлы и разбавить их концентрацию в экосистеме, а также сформировать устойчивые долгосрочные ремедиационные ландшафты на территории города. Способ снижения концентраций тяжелых металлов в почвах городских территорий путем высадки парковых газонных трав и древесных пород-ремедиаторов с последующим удалением листового опада с очищаемой территории, включает следующие операции: сначала производят высев смеси газонных трав, толерантных к затенению, затем в качестве фиторемедиаторов высаживают древесные породы клена остролистного и каштана конского таким образом, чтобы максимально в горизонтальном и вертикальном направлении перекрыть корневыми системами глубинно-загрязненную почву. В качестве источника органического вещества по углам и в центре ремедиационного парка высаживают породу липы крупнолистной. Осенью, во время массового листопада клена и каштана, листву собирают и вывозят с территории, а листовой опад липы оставляют в ремедиационном парке. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области экологии и может быть использовано для очистки почв городов центральной полосы от загрязнений тяжелыми металлами. Изобретение можно также использовать для повышения устойчивости экосистемных функций и увеличения емкости почвенных сервисов в условиях современного города.
Проблема загрязнения городских почв ежегодно обостряется. Ураганные концентрации поллютантов, некогда сосредоточенные в промышленных зонах, постепенно «размываются» по всей территории мегаполисов, тем самым умножая площадь ореолов загрязнения. Приоритетными загрязняющими элементами являются тяжелые металлы, которые, депонируясь в почве, оказывают отравляющее воздействие на все остальные компоненты городской среды и человека. Необходимыми являются поиски путей снижения напряженности экологической обстановки в урбосреде [1].
Ремедиация и санация почв являются важнейшими мероприятиями по улучшению устойчивости экосистем. Наукой накоплено большое количество средств и методов ремедиации почв. Перспективно развивающимися технологиями являются биотехнологии, к которым относят и фиторемедиацию. Фиторемедиация позволяет не только удалить тяжелые металлы из почвенного тела, но и восстановить и оптимизировать протекторную, санитарную и аккумулирующую функции почв. Этот метод также позволяет снизить темпы миграции тяжелых металлов из почв в грунтовые воды и препятствовать их попаданию в организм человека [2, 3].
Известны способы очистки почв от тяжелых металлов (Pb, Cd, Zn, Cu, Hg и др.) с помощью выращивания на загрязненных почвах растений горчицы, ячменя, топинамбура, гречихи, райграса, рапса, гороха и др. [4, 5, 6]. Методы основаны на сезонном выращивание растений-ремедиаторов на загрязненных почвах и переносе тяжелых металлов из пахотного слоя почвы в побеги растений. Однако недостатком данных методов является тот факт, что они применяются лишь при поверхностном загрязнении почв, их действие будет ограничено проникновением корневых систем указанных культур.
Известен способ очистки черноземных почв от тяжелых металлов [7], включающий использование побуждающего вещества, в качестве которого используют органоминеральный компост, полученный смешиванием фосфогипса, суперфосфата простого и перегноя КРС, при следующем их соотношении в зависимости от уровня концентрации щелочных металлов, мас. %: фосфогипс 10,0-15,0; суперфосфат простой 0,8-1,0; перегной КРС84-89. Вносят в почву однократно на 4-5 лет в дозе 100-110 т/га с содержанием в нем органического вещества до 20% и с pH 6,0-6,5, способной снизить щелочность черноземной почвы до pH 7,2-7,8 с последующей заделкой его культиватором на глубину до 20-25 см.
Недостаток данного способа состоит в том, что он лишь на время (4-5 лет) переводит подвижные формы тяжелых металлов в почве в труднодоступные для растений, а не удаляет их. Происходит снижение активности всех микроэлементов, что негативно сказывается на плодородии почвы. Метод применим исключительно для почв агроценозов.
Известен также способ очистки почвы от тяжелых металлов [8]. Данный способ включает выращивание культурных растений-аккумуляторов на рекультивированных почвах с соблюдением агротехники к возделываемой культуре и с использованием побуждающего вещества - закислителя почвы, сбор частей растений-аккумуляторов, в которых накоплен тяжелый металл. Дополнительно выращивают растения, выделяющие подкисляющие вещества в почву, а через электроды, размещенные в прикорневой зоне растений-аккумуляторов или подсоединенные к самим растениям-аккумуляторам, подают положительный и/или отрицательный потенциал от 1 до 1000 В. Способ позволяет рекультивировать почву быстрее в 5-15 раз, при этом повышается плодородие и кадастровая ценность земель. Недостатком этого способа является высокая стоимость, так как используются не только растения, но и дополнительные устройства (электроды), что требует лишних затрат и увеличивает трудоемкость процесса.
Схожим методом является «Фиторемедиационный способ очистки почв от тяжелых металлов» [9], который осуществляется по следующему алгоритму. На почве, загрязненной тяжелыми металлами, высевают семена газонного злака плевела многолетнего Lolium perenne (райграс пастбищный). По мере достижения высоты 10 см (через 10-14 дней) траву скашивают и удаляют с поверхности почвы. Эту процедуру повторяют периодически по мере отрастания надземной части растения. Скошенную траву утилизируют двумя способами: сжигают или отдают на корм травоядным животным. Плевел многолетний Lolium perenne придает эстетический вид ухоженного газона любой территории.
Однако данный метод не позволяет сформировать устойчивою урбоэкосистему, которая наряду с ремедиационным эффектом сможет выполнять роль экологического каркаса города. Также важным недостатком метода является невозможность очистки почв с загрязнением глубокозалегающих горизонтов.
Аналогом также является фиторемедиационный способ очистки почв от тяжелых металлов [10], который выбран нами в качестве прототипа. Согласно этому способу очистка почв урбанизированных территорий от загрязнений тяжелыми металлами производится путем выращивания на загрязненных почвах растений-ремедиаторов с последующим их удалением. Почву предварительно подкисляют внесением в нее компоста жомодефеката при дозе внесения 20 т/га, в качестве фиторемедиаторов применяют растения бархатцев и амаранта, в фазу зацветания надземную фитомассу растений амаранта удаляют и переносят на сельскохозяйственные угодья в качестве цинковых и медных удобрений.
Недостатком этого способа является его трудоемкость: ежегодное применение обязательной агротехники (вскопка, вспашка), многочисленные ротации высева, сбора и вывоза загрязненной фитомассы в течение одного вегетационного сезона. Также к недостаткам можно отнести ограниченную глубину очистки и селективность спектра применения (только для загрязнений цинком и медью).
Технической задачей изобретения является создание простого и эффективного способа снижения содержания токсичных концентраций тяжелых металлов в метровой почвенной толще, позволяющего извлечь из почвы тяжелые металлы и разбавить их концентрацию в экосистеме, а также сформировать устойчивые долгосрочные ремедиационные ландшафты на территории города.
Технический результат достигается тем, что в известном способе очистки почв урбанизированных территорий от загрязнений тяжелыми металлами путем модельной высадки древесных пород-ремедиаторов с последующим удалением листового опада, согласно изобретению производят высев смеси газонных трав, толерантных к затенению, затем в качестве фиторемедиаторов высаживают древесные породы клена остролистного и каштана конского, причем таким образом, чтобы максимально в горизонтальном и вертикальном направлении перекрыть корневыми системами глубинно-загрязненную почву, а также облегчить сбор листового опада и его вывоз, в качестве источника органического вещества по углам и в центре ремедиационного парка высаживают породу липы крупнолистной, осенью, во время массового листопада клена и каштана, листву собирают и вывозят с территории, а листовой опад липы оставляют в ремедиационном парке. Для облегчения сбора листового опада и удобного его вывоза расстояние между краями крон древесных пород (каштан, клен, липа) оставляют 2-3 метра.
Высев газонной травы придает живописный вид ремедиационному парку и препятствует миграции тяжелых металлов вниз по почвенному профилю. Смесь имеет следующий состав:
20% - Овсяница красная красная REVERENT;
55% - Овсяница тростниковая MUSTANG;
20% - Райграс многолетний 1Г2;
5% - Мятлик обыкновенный DASAS.
Такая смесь трав на затененных участках образует плотный травостой с красивым внешним видом, который хорошо переносит засуху и заболевания за счет присутствия широколистных и корневищных злаков с мощными побегами, образующими плотную дернину. Такие газоны более устойчивы к вытаптыванию и при правильном уходе имеют вид густого травяного покрытия.
Композиция древесных пород клена и каштана подобрана не только по аккумуляционным характеристикам, проявленным по отношению к тяжелым металлам, но и по сроку их листопада. Это позволяет осуществлять отчуждение тяжелых металлов из почвы, а также обеспечить поступление органического вещества и ход почвообразовательных процессов за счет более позднего листопада липы крупнолистной.
Клен остролистный - Acer platanoides L. Дерево до 30 м высотой, с плотной, широкоокруглой плотной кроной диаметром до 15-20 м. Крупные, до 18 см, пятилопастные, темно-зеленые листья. Первые 3 года растет быстро.
Каштан конский обыкновенный Aesculus hippocastanum L. Могучее дерево до 30 м высотой с массивным стволом и тяжелой, густой, широкоокруглой кроной в диаметре до 20 м. Первоклассное дерево для посадки на улицах, бульварах, в аллеях парков. Хороши из него также монументальные группы и целые рощи в крупных парках и лесопарках. Очень красив в одиночной посадке, где есть возможность полностью развиться кроне.
Липа крупнолистная - Tilia platyphyllos. Крупное дерево высотой до 20-25 метров с густой широкопирамидальной кроной. Высокая зимостойкость. Устойчива в городских условиях - долговечность около 100 лет. Листья крупные, зеленые. Листопад - в конце октября - начале ноября. Хорошо приспосабливается к условиям произрастания. Хорошо переносит обрезку и стрижку. Используется в одиночных и групповых посадках, для создания аллей и древесно-кустарниковых групп. Рекомендуется для создания зеленых стен.
Расположение липы по углам и в центре парка позволяет естественным образом разнести опад по всей площади участка.
Листовой опад деревьев-ремедиаторов является древесным отходом, имеющим достаточное количество путей его переработки и использования, среди которых наиболее перспективными, с учетом загрязненности биомассы тяжелыми металлами, являются энергетические способы переработки биомассы листьев:
- сжигание;
- пиролиз с последующим получением бионефти и угля;
- биотехнологическая переработка (получение метана и биоэтанола);
- механическая переработка (изготовление древесных брикетов и гранул);
- газификация (получение синтез-газа).
Предложенная технология высадки древесных пород-ремедиаторов (Фиг. 1, 2) придает очищаемому объекту эстетический вид и способствует увеличению выноса тяжелых металлов не только из поверхностных горизонтов, но и из загрязненных глубинных слоев почвы за счет проникновения в них корневых систем деревьев. Объемы продуцируемой древесины всех пород-ремедиаторов позволят разбавлять концентрации тяжелых металлов, сосредоточенные в загрязненной почве, путем депонирования их в древесине. Расположение липы по углам и в центре очищаемого участка позволяет распределять листовой опад по всей почвенной поверхности, расстояние между рядами облегчит сбор листвы и уход за газоном с применением мелкогабаритных сельскохозяйственных машин.
Способ осуществляют следующим образом.
Данная модель является одной элементарной единицей устойчивых городских ландшафтов. Площадь такой единицы составляет 1,76 сотки (52×34 м) (Фиг. 1, 2). Количество проецируемых элементарных единиц ландшафтов варьируется в зависимости от площади очищаемого участка (размеров парка).
Исследования проводились в городских условиях Курска. Определяли депонирующую способность клена остролистного, каштана конского и липы крупнолистной. Наибольшей аккумулирующей способностью по отношению к свинцу и кадмию обладает каштан конский, который депонирует в своих органах до 856 мг/кг и 0,9 мг/кг кадмия. Клен остролистный, как ремедиатор, наиболее эффективен в отношении к цинку. В его листьях накапливается до 1355 мг/кг металла (Таб. 1). Листья липы содержат относительно невысокие количества металлов, что обеспечивает минимум вторичного загрязнения почвы в ходе естественного хода почвообразовательных процессов.
Из таблицы 2 видно, что ежегодный прирост древесины позволяет извлекать весомую часть тяжелых металлов из очищаемого почвенного покрова. Так древесина каштана будет накапливать до 22,2 г свинца, 0,02 г кадмия и 24,8 г цинка ежегодно - это наибольшие показатели среди применяемых нами пород.
Таким образом, токсичные концентрации тяжелых металлов, сосредоточенные в почве, будут отчуждаться с убираемым листовым опадем клена и каштана и «разбавляться» путем миграции и аккумуляции в древесине липы, клена и каштана.
Источники информации
1. Безуглова О.С. Урбопочвоведение: учебник / О.С. Безуглова, С.Н. Горбов, И.В. Морозов, Д.Г. Невидомская; Южный федеральный университет. - Ростов н-на-Дону, 2012. - 264 с.
2. Савич В.И., Белопухов С.Л. Никиточкин Д.Н., Филиппова А.В. Использование новых методов очистки урбанизированных почв от тяжелых металлов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - №6 (44). - 2013, С. 203-205.
3. Kramer U. Metal hyper-accumulation in plants, Ann. Rev. Plant Biol., 2010, v. 10, p. 216-218.
4. Басов Ю.В., Басов А.Ю. Особенности аккумуляции тяжелых металлов гречихой в условиях техногенеза // Вестник ОрелГАУ. - 2010, №4. - С. 39-42.
5. Григорьев А.А., Бородихин А.С., Руденко О.В., Сова Ю.А. Постановка эксперимента по идентификации модели гипераккумуляции тяжелых металлов топинамбуром при фиторемедиации почв // Современные проблемы науки и образования. - 2013. - №6.
6. Неведров Н.П., Проценко Е.П., Балабина И.П., Прусаченко А.В. Использование горчицы сарептской Brassica juncea (L) в целях очистки почв Курской области от загрязнений тяжелыми металлами // Проблемы региональной экологии. - 2013. - №6. - 5 с.
7. Патент РФ №2492944, 20.09.2013 «Способ очистки черноземных почв, загрязненных тяжелыми металлами».
8. Патент РФ №2311973 «Способ очистки почв от тяжелых металлов».
9. Патент KZ (19) KZ (13) А4 (11) 22700 (51) А01В 79/02 (2009.01) Фиторемедиационный способ очистки почв от тяжелых металлов 2009/13 15.1.
10. Патент RU №2583696 «Способ очистки почв урбанизированных территорий от загрязнений цинком и медью».
Claims (2)
1. Способ снижения концентраций тяжелых металлов в почвах городских территорий путем высадки парковых газонных трав и древесных пород-ремедиаторов с последующим удалением листового опада с очищаемой территории, отличающийся тем, что сначала производят высев смеси газонных трав толерантных к затенению, затем в качестве фиторемедиаторов высаживают древесные породы клена остролистного и каштана конского, причем таким образом, чтобы максимально в горизонтальном и вертикальном направлении перекрыть корневыми системами глубинно-загрязненную почву, в качестве источника органического вещества по углам и в центре ремедиационного парка высаживают породу липы крупнолистной, осенью, во время массового листопада клена и каштана, листву собирают и вывозят с территории, а листовой опад липы оставляют в ремедиационном парке.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для облегчения сбора листового опада и его вывоза расстояние между краями крон древесных пород (кашатан, клен, липа) составляет 2-3 м.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017110137A RU2642868C1 (ru) | 2017-03-27 | 2017-03-27 | Способ снижения концентраций тяжелых металлов в почвах городских территорий |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017110137A RU2642868C1 (ru) | 2017-03-27 | 2017-03-27 | Способ снижения концентраций тяжелых металлов в почвах городских территорий |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2642868C1 true RU2642868C1 (ru) | 2018-01-29 |
Family
ID=61173322
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017110137A RU2642868C1 (ru) | 2017-03-27 | 2017-03-27 | Способ снижения концентраций тяжелых металлов в почвах городских территорий |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2642868C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2718832C2 (ru) * | 2018-10-01 | 2020-04-14 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ФГБОУ ВО "Донской ГАУ") | Газонная травосмесь для придорожных ландшафтов |
CN112934949A (zh) * | 2021-02-18 | 2021-06-11 | 上海交通大学 | 一种基于收获枯老叶的重金属污染土壤的草坪修复方法 |
CN114888061A (zh) * | 2022-05-17 | 2022-08-12 | 上海市园林科学规划研究院 | 重金属污染场地树木密植修复方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2231944C2 (ru) * | 2002-07-01 | 2004-07-10 | Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва | Способ биологической очистки почв |
CN102934581A (zh) * | 2012-11-22 | 2013-02-20 | 中国科学院亚热带农业生态研究所 | 一种在重金属污染土壤上种植亚麻的方法 |
-
2017
- 2017-03-27 RU RU2017110137A patent/RU2642868C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2231944C2 (ru) * | 2002-07-01 | 2004-07-10 | Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва | Способ биологической очистки почв |
CN102934581A (zh) * | 2012-11-22 | 2013-02-20 | 中国科学院亚热带农业生态研究所 | 一种在重金属污染土壤上种植亚麻的方法 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2718832C2 (ru) * | 2018-10-01 | 2020-04-14 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ФГБОУ ВО "Донской ГАУ") | Газонная травосмесь для придорожных ландшафтов |
CN112934949A (zh) * | 2021-02-18 | 2021-06-11 | 上海交通大学 | 一种基于收获枯老叶的重金属污染土壤的草坪修复方法 |
CN114888061A (zh) * | 2022-05-17 | 2022-08-12 | 上海市园林科学规划研究院 | 重金属污染场地树木密植修复方法 |
CN114888061B (zh) * | 2022-05-17 | 2023-06-23 | 上海市园林科学规划研究院 | 重金属污染场地树木密植修复方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102000692B (zh) | 一种用于修复镉污染农田土壤的农艺方法 | |
Carcaillet et al. | Holocene tree‐limit and distribution of Abies alba in the inner French Alps: anthropogenic or climatic changes? | |
CN106180160B (zh) | 一种促进蓖麻修复镉锌复合污染土壤的方法 | |
RU2642868C1 (ru) | Способ снижения концентраций тяжелых металлов в почвах городских территорий | |
Geurts et al. | Paludiculture pilots and experiments with focus on cattail and reed in the Netherlands-Technical report-CINDERELLA project FACCE-JPI ERA-NET Plus on Climate Smart Agriculture | |
Harb et al. | Fog water harvesting providing stability for small Bedwe communities lives in North cost of Egypt | |
Yadav et al. | Innovations in utilization of poor-quality water for sustainable agricultural production | |
CN103521511B (zh) | 利用草坪草生态修复镉污染土壤的方法 | |
CN102124886A (zh) | 一种利用能源柳2号修复铅污染土壤的方法 | |
CN109482628A (zh) | 一种利用伴矿景天-小叶黄杨间作***修复镉污染土壤的方法 | |
CN110508612B (zh) | 一种清除农田中残留镉的方法 | |
CN101596545B (zh) | 龙葵叶面喷施二烷氨基乙醇羧酸酯修复镉污染土壤的方法 | |
CN103433273B (zh) | 柳兰在修复土壤重金属铅污染中的应用 | |
CN109622601B (zh) | 一种利用棉花与印度芥菜轮作修复中低浓度汞污染农田土壤的方法 | |
CN104259194A (zh) | 一种镉污染土壤的修复技术 | |
RU2583696C2 (ru) | Способ очистки почв урбанизированных территорий от загрязнений цинком и медью | |
Singh et al. | Effects of irrigation on Prosopis juliflora and soil properties of an alkali soil | |
Ilstedt et al. | Soil rehabilitation following tractor logging: early results on amendments and tilling in a second rotation Acacia mangium plantation in Sabah, Malaysia | |
RU2365078C1 (ru) | Способ очистки почв от тяжелых металлов | |
CN101298080A (zh) | 一种用于修复多环芳烃污染农田土壤的农艺方法 | |
CN110280584A (zh) | 一种土壤中重金属生物移除方法 | |
Madhu et al. | Vegetative barrier with contour staggered trenches for resource conservation in newteaplantationsoftheNilgiris, India | |
CN108580534A (zh) | 一种利用紫茉莉花卉植物修复重金属污染土壤的方法 | |
CN109647876B (zh) | 一种利用苎麻单作修复中低浓度汞污染农田土壤的方法 | |
CN104607448B (zh) | 一种修复Cd污染的土壤或水体的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190328 |