Научные основы технологий регенерации почвогрунтов застраиваемых территорий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.36, кандидат технических наук Яцынин, Михаил Николаевич

• Яцынин, Михаил Николаевич
• кандидат технических наук
• 2002

Оглавление диссертации кандидат технических наук Яцынин, Михаил Николаевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. РАЗВИТИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ ТЕХНОЛОГИЙ

РЕГЕНЕРАЦИЙ.

1Л .Мицеллярная теория строения полидисперсий почвогрунтов.

12 Макромолекулярная теория строения полидисперсий почвогрунтов.

1.3 Известные технические регления улучшения качества почвогрунтов.

1.4. Апробированные регенеранты.

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Методы исследования.

2.2. Инструментальные методы исследований.

2.3.Описание техногеннонарушенных грунтов и полидисперсных моделей.

ГЛАВА 3. СТРУКТУРА И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ РЕГЕНЕРИРУЕМЫХ

ДИСПЕРСИЙ ПОЧВОГРУНТОВ.

3.1. Микроморфология полидисперсий почвогрунтов.

3.2. Установление соотношений между кристаллической и молекулярной частями в полидисперсиях почвогрунтов.

3.3. Химический состав дисперсий.

3.4. Элементные связи.

ГЛАВА 4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ НАУЧНЫХ

ОСНОВ ТЕХНОЛОГИЙ РЕГЕНЕРАЦИИ

ТЕХНОГЕННОНАРУШЕННЫХ ПОЧВОГРУНТОВ.

4.1. Агрегативная устойчивость дисперсий.

4.2 Структурообразование.

4.3. Фильтрация.

4.4. Методы нормирования и внесения регенеранта.

4.5. Рекомендации производству.

ГЛАВА 5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

ПРЕДЛАГАЕМЫХ ТЕХНОЛОГИЙ РЕГЕНЕРАЦИИ

ТЕХНОГЕННОНАРУШЕННЫХ ПОЧВОГРУНТОВ.

Заключение диссертации по теме «Геоэкология», Яцынин, Михаил Николаевич

Выводы.

1 .Экономическая эффективность регенерации техногеннонарзшгенных почвогрунтов наиболее высокая у предлагаемого технического решения использования препарата РПГ-21. Это вполне объяснимо, так как этот продукт щелочного гидролиза биосферных органических компонентов не требует высоких затрат в производственных условиях. Хотя условия производства регенеранта и исходный материал будет оказывать существенное влияние на его реализационную цену.

2. Вторым в наших исследованиях по экономическим затратам на регенерации является использование препаратов, содержащих катион кальция до 2423,24 рубля на гектар (табл. 35). Следует отметить, что затраты на регенерацию спроектированную на основе теории мицеллярного строения полидисперсий в 2,2-3,4 раза выше, чем затраты спроектированные на основе макромоле-кулярного строения полидисперсий почвогрунтов.

3. Использование в качестве регенерантов искусственных полимеров К-4 гораздо эффективнее, чем применение навоза. Расчеты показывают, что в настоящее время дисбаланса цен, использование искусственных полимеров дешевле даже минеральных регенерантов, нормы которых рассчитаны на основе мицеллярной теории строения полидисперсий почвогрунтов. Планируя использовать полимеры-структоры следует помнить, что их оструктуривающее действие значительно выше минеральных и органических препаратов из биосферного материала, но оно ограничено во времени.

4. Навоз традиционно считается наиболее доступным средством. Его применение дает положительные результаты. Однако практика показывает, что биологическая эффективность использования навоза достигается при норме около 40-60 т/га. При таких нормах, как показал экономический анализ затраты на гектар достигают 3425,0 руб. Поэтому рациональней его предварительно перерабатывать создавая биосферные препараты типа РПГ-21.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. При строительстве городов и городской конгломнрации, крупных промышленных комплексов и дорог изменяются ландшафты с образованием техно-геннонарушенных почвогрунтов, которые необходимо регенерировать до уровня зональных почв. Наиболее широко используемый в строительстве метод землевания разрушает естественные экосистемы, нанося ущерб природным ресурсам. Известные методы регенерации на основе приемов и методов рекультивации и мелиорации с использованием минеральных и органических соединений требуют больших финансовых затрат, поэтому их необходимо совершенствовать. Разработать теоретические основы эффективных технологий можно лишь, используя современные теоретические достижения в области строения полидисперсий, из которых состоят почвы и грунты. В процессе исследований было установлено, что наиболее объективно строение полидисперсий отражает макромолекулярная теория. Инструментальные методы исследований подтвердили правомерность, выбранной теории.

2. Достигнута цель по разработке научных основ оптимизации технологических процессов регенерации почвогрунтов для защиты целостности экосистем застраиваемых территорий. Оптимизация достигается опосредственным управлением процессами трансформации молекулярной и переход ее поли-силанов в элементоорганические соединения. Наиболее эффективно воздействие препаратов зАаствующих в синтезе элементоорганических соединений.

3. Установлено, что молекулярная часть полидисперсий техногеннонарушен-ных почвогрунтов составляет до 30 % их общей массы. От состава и свойств молекулярной части полидисперсий их характеризующие физические свойства: агрегативная устойчивость, прочность структур и др. По изменению характеризующих свойств посвогрунтов можно судить о трансформации молекулярной части.

4. Предложена новая технология регенерации почвогрунтов на основе применения препаратов, полученных гидролизом из биосферных органических соединений типа РПГ-21. Эти препараты не способны, как искусственные полимеры, изначально резко изменять водно-физические свойства почвогрун-тов, но они улучшают их постепенно, участвуя в интеррасинтезе молекулярных соединений характерных для определенной почвенно-климатической зоны, коренным образом изменяют их, обеспечивая постепенный переход в зональные почвы.

5. Модернизированы регенерационные технологии рекультивации и мелиорации с использованием с использованием в качестве регенерантов минеральных соединений. Расчет доз минеральных регенерантов осуществленный на основе макромолекулярной теории строения полидисперсий позволил значительно снизить их норму. Это объясняется тем, что минеральные регенеран-ты взаимодействуют с полиэлектролитами полидисперсий, обеспечивая снижения их агрегативной устойчивости, улучшая водно-физические свойства. Действие регенерантов эффективно при наличии в молекулярной части элементоорганических соединений.

6. Рекомендовано в технологических процессах регенерации для защиты целостности экосистем застраиваемых территорий новых городских районов, природных комплексов в горнодобывающем производстве использовать:

• Органические вещества гуминовых препаратов типа РПГ-21 на глинистых и тяжелосуглинистых полидисперсных средах.

• минеральные регенеранты при содержании в составе техногеннона-рушенных почвогрунтах зональных почв не менее 50 %.

• искусственные полимеры типа отечественного препарата К-4 и их аналогов; СОК-189 (США); АМ (Германия); солакрол (Венгрия) для экстренного закрепления грунтов, поврежденных водной и ветровой эрозией.

7. Химической промышленности рекомендуется изменить технические требования к производству препаратов - структурообразователей. Они должны не блокировать, а стимулировать биосферные процессы синтеза элементоорга-нических молекулярных соединений полидисперсий застраиваемых территорий, повышая биологическую продуктивность регенерируемого почвог-рунта.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Яцынин, Михаил Николаевич, 2002 год

1. Гедройц К.К. Коллоидная химия в вопросах почвоведения -ч. 1 СПб.-1912.

2. Гедройц К.К. Избр. соч., т. 1-3 М., Сельхозгиз, 1955.

3. Kelley W.P. The essential nature of alkali soils and methods for their reclamation. Mezogazdasergi kutatusok, v. l, 1934, pp.439-458

4. Kelley W.P. The reclamation of alkali soils. Calif Agric. Exper. Stat. Bull. 617, № 385, 1937, 40 pp.

5. Kelley W.R. Alkah soils. Their formation, properties and reclamation. N.Y.,1951

6. Holz S.C. и др.Long term effects of the application of sewage sludge and vegetal cover on some physical and physicochemical properties of a degraded arid soil/Holz S.Cbigelmo F.,Canet R. // Agrochimica.-2000.-Vol.44,N 3/4.-P.132-139

7. MaxcoH C. Почвенные коллоиды. М.: Сельхозгиз, 1938 420 с.

8. Вингер Г. Ионный обмен и сгруктура./ЛТочвоведение 1936. №3.

9. Антипов-Каратаев И.П. К; вопросу о генезисе иллювиальных горизонтов в солонцах.// Почвоведение. 1939. №7 -С.81-91.

10. Антипов-Каратаев И.П. Почва как полидисперсная система и методы исследования физико-химических свойств почвы. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1945.Т.4.-ВЫП. 1.-С.5-46.

11. Антипов-Каратаев И.П. Химия и физико-химия почв СССР.// Почвоведение. 1957.-№1.

12. Тюлин А.Ф. Неоднородность почвенных органоминеральных коллоидов в зависимости от различного количественного и качественного содержания в них полуторных окислов.// Почвоведение. 1939. -№7.

13. Тюлин А.Ф. Органо-минеральные коллоиды в почве, их генезис и значение для корневого питания в высших растениях. М.: Изд-во АН СССР, 1958.-51с.

14. Горбунов Н.И. минералогия и коллоидная химия почв. М.: Наука, 1974. -314с.

15. Воюцкий С.С. курс коллоидной химии. М.: Изд-во "Высшая школа", -1964. 574с.

16. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. М.: Изд-во "Химия", -1976. -512с.

17. Пасынский А.Г. Коллоидная химия. М.: Высшая школа, 1968.-232с.

18. Хмельницкий P.A. Современные методы исследования агрономических объектов. М.: 1981.-С. 136-176.

19. Фролов Ю.Г. Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии. М.:Химия, 1986,214с.

20. Качинский H.A. Физика почвы. М.: "Высшая школа", 1965.

21. НерпинС.В.,ЧудновскийА.Ф. Физика почвы. М.: "Наука". 1967

22. Ковда В.А. Основы учения о почвах. М.; Наука, -1973. Т.1 -447с.

23. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. -Л.: Химия. -1984. -368с.

24. Антипов-Каратаев И.Н. Вопросы происхождения и географического распространения солонцов СССР.//Мелиорация солонцов в СССР. -М.: Изд-во АН СССР, 1953.-С. 9-267.

25. Прасолов Л.И., Антипов-Каратаев И.Н. О солонцеватых каштановых почвах Ергеней и о методике определения солонцеватости.// Тр.Почв, инс-та. М.: АН СССР. -1930. -вьш.3-4. -С.161-206.

26. Иванова E.H. Материалы по изучению процессов осолодения в почвах лесостепи Западной сибири.//Тр.Почв. ин-та им. В.В. Докучаева -1930. -вьш.3-4. -С.207-284.

27. Розов Л.П. солонцовые процессы в мелиорации./Шочвоведение. -1932. -№3.-С.304-341.

28. Sileika А.8 .Nutrient losses from Agriculture in Lithuania // Landbau-forsch.Volkenrode.-2000.-Jg.50,H.l/2.-S.15-23.

29. Усов Н.И. Роль поглощенного магния в образовании солонцеватых свойств почв.//Тр.конф. по почвоведению и по физиологии культурных растений. Саратов. -1937. -С.44-46.

30. Годунова Е.И.Эколого-мелиоративные приемы повышения продуктивности солонцовых почв Центрального и Восточного Предкавказья:АБтореф. дис.д-ра с.-х. наук/Ставроп. гос. с.-х. акад.-Ставрополь, 2000.-47 с.

31. Андреев Б.В. Повышение плодородия солонцов и солоцеватых почв. Саратов.: Кн. изд-во. -1961. -39с.

32. Андреев Б.В. структура и процессы агрегации в солонцовом горизонте.//В кн.:"Развитие почвоведения в Казахстане", Алма-Ата, -1963. -С. 116-124.

33. Горбунов П.И. Глинистые и сопутствующие им минералы главнейших типов почв.//Физика, химия, биология и минералогия почв СССР. М.: Наука. -1964.-С. 110-126.

34. Горбунов Н.И. Минералогия и физическая химия почв. М., 1978

35. Панков A.M., Шаврыгин П.И. К характеристике состава поглощенного комплекса почв Приманыческой полосы.//Тр.Почв.ин-та им. В.В. Докучаева. -1934. -вьш.9 -С.205-235.

36. Шаврыгин П.И. Влияние магния на физические свойства почв.// Почвоведение. -1935. -№2. -С. 167-173.

37. Богатырев К.П. Смолницы (смоницы) Албании (коричнево-луговые и луго-во-коричневые темноцветные магнезиально-солонцеватые почвы.).// Поч-воведение.-1958.-№4.-С. 14-22.

38. Ратнер Е.И. Минеральное питание растений и поглотительная способность почв. М.-Л., Изд-во АН СССР, 1950

39. Шахов A.A. Солеустойчивость растений. М.: -1956. -552с.

40. Mankin K.R.,Koelliker J.KA hydrologie balance approach to saline seep remediation design IIAppl.Engg in Agr.-2000.-Vol.l6,N 2.-P. 129-133

41. Мамаева Л.Я. Роль поглощенного магния в солонцеватости почв.// В кн.: " Земледельческое освоение "полупустынных земель". М.: Изд-во "Наука", -1966.-С.98-128.

42. Сейфулина СМ. Трансформация солонцов озерных террас Теке-Каройской равнины при остепнении.//Дисс.канд.сельхоз.наук. Алма-Ата -1984.

43. Карпова Д.В. Трансформация органического вещества мелиорированных солонцов.//Автореф.кандид. дисс. Алма-Ата. -1992. -137с.

44. Лукбанов В.М. Физико-химическая механика в вопросах диагностики мелиоративного состояния солонцовых почв.//Автореф.канд.дисс. -Алматы. -1995. -25с.

45. Панов Н.П. Особенности генезиса почв солонцовых комплексов степной зоны.//Автореф.доктор.дисс. М., -1972. -36с.

46. Панов Н.П. Генезис малонатриевых солонцов .//Современные почвенные процессы. М.: -1974. -С.18-40.

47. Картин В.А. Адсорбция электролитов на кремнекислоте, полуторных окислов и их смешанных гелях. 1939

48. Картин В.А. Особенности строения полимеров./АУШ Международный съезд по общей и прикладной химии. М.: Изд-во АН СССР. -1958.

49. Картин В.А. Современные проблемы науки о полимерах. М.: Изд-во МГУ. -1962.

50. Берестнева З.Я., Корецкая Т.А., Каргин В.А. Электронно-микроскопичесое исследование Sfo2 золей.// Коллоид.ж. -1949. -Т.П. -№6. -С.369-370.

51. Егорова E.H. Методы выделения кремниевой кислоты и аналитического определения кремнозема. М.-Л.: Изд-во АН СССР, -1959. -149с.

52. Гребенщиков И.В. Химические реакции на поверхности силикатов и их значение для техники. М.: Изд. АН СССР, отд. техн. наук. -1937.54