Гуматы (гуминовые вещества, соли гуминовых кислот – гумат калия, гумат натрия и пр.) – наилучший стимулятор роста микроорганизмов и растений, естественный катализатор биохимических процессов, обладающий активными свойствами, способный стимулировать рост растений и развитие микроорганизмов. Они повышают урожайность от 50 до 250%.

Гуматы: гумат калия, гумат натрия и пр.:

(гуминовые вещества, соли гуминовых кислот – гумат калия , гумат натрия и пр.) – наилучший стимулятор роста микроорганизмов и растений, естественный катализатор биохимических процессов, обладающий активными свойствами, способный стимулировать рост растений и развитие микроорганизмов.

Активно стимулируют иммунную систему растения . Благодаря гуминовым кислотам оздоравливается в целом как растение, так и почва , питающая его.

Гуминовые вещества способны связывать в малоподвижные или труднодиссоциирующие соединения токсичные и радиоактивные элементы, а также соединения, негативно влияющие на экологическую ситуацию в природе, в том числе они могут инкорпорировать некоторые пестициды, углеводороды , фенолы.

Гуминовые вещества обладают высокими концентрациями органических веществ и микроэлементов. Они абсолютно безвредны для почвенной микросферы, для растений и для человека.

Гуминовые вещества отдают живым организмам необходимые им элементы питания постепенно, по мере их потребления, сохраняя тем самым необходимый запас этих элементов для последующих поколений. В составе гуминовых веществ найдено от 40 до 60% углерода , 3-5% азота, 30-40% кислорода, а также водород , сера , фосфор , многие металлические катионы, в том числе так называемые микроэлементы.

Благодаря своей устойчивости гуминовые вещества сохраняются длительное время (по радиоуглеродному датированию сотни и тысячи лет), тем самым гарантируют непрерывное снабжение растений и микроорганизмов энергией и строительным материалом.

Гуминовые вещества имеют многофункциональное назначение, в т.ч. способствуют быстрому восстановлению плодородия истощенных почв в кратчайшие сроки, рекультивации земель, повышают урожайность от 50 до 250%.

Подкормка гуматом калия, гуматом натрия и пр. гуматами. Преимущества гуматов:

Подкормка растений гуматом калия, гуматом натрия и пр. гуматами:

– обеспечивает повышение урожайности от 50% до 250%,

– активизирует обмен веществ в живых организмах,

– усиливает деятельность почвенной микрофлоры: оказывает на почвенную микрокультуру, угнетённую длительным воздействием минеральных удобрений, пестицидами, гербицидами и т.п., благоприятное воздействие, воссоздавая многообразие полезных сообществ почвенных бактерий и грибов, присущих природной среде,

– активирует синтез белка, углеводов и витаминов,

– повышение коэффициента использования минеральных удобрений,

– повышение качества сельхозпродукции до класса Bio,

– повышение устойчивости к радиации,

– препятствует накоплению тяжелых металлов и пестицидов. Тяжёлые металлы и пестициды окисляются гуматом и становятся нерастворимыми, благодаря чему растение перестает их впитывать полностью,

– однократная обработка почвы гуминовым препаратом позволяет перевести в нетоксичную форму до 60% дизельного топлива, 40% нефти и 20-30% мазута в течение 3-4 месяцев,

– восстановление плодородия истощенных почв и рекультивация земель в кратчайшие сроки,

– способствует вермикуляции почв, способствует восстановлению и естественному образование гумуса,

– при разбуривании скважин препарат способствует увеличению нефте- и газоотдачи до 50%,

– активизирует рост активного ила в очистных сооружениях,

– увеличение метанообразования на 50% при получении биогаза.

Применение гуматов: гумата калия, гумата натрия и пр.:

Гумат калия, гумат натрия и пр. гуматы применяются:

– в агропромышленном комплексе. Борьба с эрозией и восстановление истощенных почв, повышение урожайности в 2 и более раз, выращивание экологически чистых органических продуктов, производство высококачественных органических удобрений,

– на предприятиях, производящих все виды удобрений,

– в медицине – сорбция,

– на очистных сооружениях стоков,

– в технологии получения биогаза ,

– в нефте –газодобыча: фильтрующие присадки, сорбция, буровые растворы.

Типы выпускаемых удобрений на основе гумата:

– комплексное удобрение на основе торфа, гумата калия (натрия и пр. гуминовых веществ), навоза и минеральных добавок,

– комплексное удобрение на основе гумата калия (натрия и пр. гуминовых веществ) и минеральных добавок,

– комплексное удобрение на основе гумата калия (натрия и пр. гуминовых веществ), торфа и навоза,

– гумат калия (натрия и пр. гуминовых веществ) на основе торфа .

Технология производства гумата и удобрений на его основе с заданными характеристиками методом окисления активным кислородом:

Среди технологий производства гумата и удобрений на основе гумата выделяется инновационная технология получения высококачественного органического удобрения на основе гумата калия методом окисления активным кислородом (“холодный синтез”).

Принцип действия метода основан на принудительном окислении содержащихся в воде примесей активным кислородом в камере сверхзвуковой кавитации, с последующим механическим отделением образующегося осадка.

Технология получения гумата методом окисления активным кислородом (“холодный синтез”) позволяет создавать комплексные органические и минеральные удобрения на основе гумата с заданными характеристиками по азоту, фосфору, калию, микроэлементам и т.п.

Преимущества технологии производства гумата и удобрений на его основе с заданными характеристиками методом окисления активным кислородом:

– сокращение расходов электроэнергии в процессе производства в 2,5 – 3 раза,

– сокращение времени производственного цикла до 2 – 2,5 часов,

– доведение концентрации гуминовых веществ в целевом продукте до 95 – 105 граммов в литре (у ведущих производителей – не более 35 грамм на литр),

– благодаря применению холодного синтеза полностью исключается проникновение гормонов, гельминтов и патогенной микрофлоры, т.к. давление в 10 000 атмосфер, присутствующее в процессе, не оставляет перечисленным группам ни малейшего шанса,

– возможность создавать высококачественные комплексные органические и минеральные удобрения с заданными параметрами по азоту, фосфору, калию, микроэлементам и т.п.,

– получение легкоусвояемой, полностью обеззараженной органики при минимальных (0.075 кВт на 1 т удобрения) энергозатратах в рекордно короткие короткий сроки (5–6 тонн за 30 мин),

– благодаря переработке всего торфа без остатка, кроме палок, камней и песка, сохраняются все минеральные соли (микроэлементов) из торфа,

– размер частиц в готовой продукции – не более 60 мкм. Концентрированный гумат имеет структуру, не выпадает в осадок, легко растворим в воде, не засоряет каналы гидропонных установок и за счёт своих наноразмеров полностью усваиваются растительной клеткой,

– низкие первоначальные затраты и быстрая окупаемость (до 3-х месяцев),

– позволяет получать гуматы из торфа 10,5% по сухому веществу (в то время как экстрагирование путём варки позволяет получать 3,5% по сухому веществу),

– время производственного цикла – 2-2,5 часов (в то время как 5-7 часов у других технологий получения гумата).

Примечание: © Фото //www.pexels.com, //pixabay.com

раствор бочка и четыре ведра гумата калия натрия
удобрение подкормка гумат калия для комнатных растений жидкое удобрение для комнатных цветов
гумат калия натрия жидкий торфяной с микроэлементами суфлер инструкция по применению как применять с микроэлементами овощной производители состав универсальный картофель микроэлементы концентрат подкормка порошок
как развести гумат способ применения стимулятор роста сухой торфа
сахалинские гуматы свойства
полив гуматом
производители получения производство использование состав гуматов 24 518

Коэффициент востребованности 1 783

Изобретение относится к переработке торфа, а именно к способу получения маточного раствора гумата натрия, и может найти применение в различных областях - в сельском хозяйстве, металлургии, резиновой промышленности, ветеринарии, медицине, деревообрабатывающей и пищевой промышленности. Торф сушат, измельчают до размера частиц не более 1 мм, просеивают и фасуют вместе с реагентом NаОН в пакеты из нетканого гигроскопического материала размером 30 х 40 см. На 1 кг торфа берут 50 г NаОН, пакеты плотно укупоривают. Для получения маточного раствора пакеты помещают в пластмассовую емкость и заливают водой при температуре 70-80 o С в соотношении исходный материал/жидкость 1:20 - 1:25. Надавливая на пакет, жидкость тщательно перемешивают в течение 10-15 мин до появления пены коричневого цвета, затем емкость плотно закрывают и ведут запаривание в течение 2-3 ч, снова тщательно перемешивают жидкость в емкости, пакет вынимают из емкости и тщательно отжимают. Способ позволяет упростить и удешевить технологию получения гумата натрия, а также получить более концентрированный раствор биологически активного препарата. 1 ил., 4 табл.

Изобретение относится к способу получения маточного раствора гумата из природного сырья, а именно из торфа, и может найти широкое применение в различных областях народного хозяйства: в сельском хозяйстве (растениеводстве, садоводстве, животноводстве, птицеводстве), в металлургии, резиновой промышленности, деревообрабатывающей промышленности, ветеринарии, медицине, пищевой промышленности. Проблема разработки дешевых технологий для получения биологически активных препаратов из природного сырья является актуальной задачей. Важная биологическая роль гумуса в природе и оказываемое им влияние на растительные и другие организмы постоянно привлекают внимание к гуминовым веществам (ГВ). Современные сведения о природе и свойствах ГВ, особенно их ценной составляющей - гуминовых кислот (ГК), довольно широко отражены в различных источниках информации. Основные стадии процесса получения ГК можно охарактеризовать следующим образом: приготовление торфокислотной суспензии (1:20), гидролиз торфа в кислой среде (4%-ная серная кислота) в течение 4-х часов, подщелачивание продукта до pH 12 - 13, щелочная обработка в течение 1 часа, подкисление гидролизата до pH 3,4 - 4,0, отделение от жидкого продукта гуминового комплекса центрифугированием (Г.В. Наумова "Торф в биотехнологии", Минск, "Наука и техника", 1987, с. 85). Гуминовые препараты кислотно-щелочного гидролиза по сравнению с исходными ГК имеют более высокую степень окисленности, парамагнетизма, что повышает их биологическую активность. Известен способ приготовления органического реагента (пат. РФ N 2025515, C 22 B 3/16, 10.06.92), заключающийся в смешивании торфа с раствором гидроокиси натрия, термообработке полученной смеси, отделении раствора органического реагента фильтрацией. Темообработку смеси ведут при температуре 115 - 130 o C. Выщелачивание металлов из сырья органическим реагентом проводят при следующем режиме тепловой обработки: давление 0,3 - 0,5 атм в течение 10 - 30 минут при температуре процесса до 130 o C. Известен способ подготовки торфа для его комплексной переработки (а.с. СССР N 1460036, C 10 F 9/00) на химические продукты путем экстракции торфа кипящим бензином БР (бензин ректификационный) для получения воска и гуминовой кислоты. Торф предварительно перед экстракцией подвергают термообработке при температуре 225 - 275 o C в среде газов разложения с последующим резким охлаждением. Известен способ получения гуминовых кислот (а.с. СССР N 1509393, C 10 F 9/00) из торфа, включающий подсушивание, измельчение, обработку щелочью, выделение целевых продуктов. Измельченный подсушенный торф подвергают термообработке при температуре 225 - 275 o C в среде газов разложения, твердый остаток термолиза повергают обработке бензином БР для экстракции воска, а затем остаток обрабатывают раствором щелочи и выделяют гуминовые кислоты подкислением (прототип). Недостатком известных способов является сложность технологического процесса. Технической задачей изобретения является упрощение способа получения маточного раствора гумата натрия и удешевление технологического процесса, а также получение наиболее концентрированного (маточного) раствора гумата натрия. С этой целью предлагается способ получения гумата натрия, включающий сушку, измельчение и просеивание исходного материала (торфа), обработку исходного материала с выделением целевого продукта. Исходный материал измельчают до размера частиц не более 1 мм и дозируют вместе с реагентом NaOH из расчета 1 кг торфа и 50 г NaOH в пакеты из гигроскопического нетканого материала размером 36 х 40 см, пакеты плотно укупоривают, для получения маточного раствора пакет помещают в емкость до 25 литров и заливают водой температурой 70 - 80 o C в количестве 20 - 25 литров, жидкость с пакетом в емкости тщательно перемешивают в течение 10 - 15 минут, затем емкость плотно закрывают и ведут запаривание в течение 2 - 3 часов, затем жидкость в емкости снова тщательно перемешивают, вынимают пакет из емкости и отжимают его. Полученный раствор - маточный раствор гумата натрия - используют по назначению. Отжатые пакеты - твердую фракцию утилизируют. На чертеже изображена технологическая схема для получения маточного раствора гумата натрия, где: 1 - приемный бункер, 2 - вибросито, 3 - редуктор, 4 - двигатель, 5 - бункер-дозатор, 6 - упаковочный узел, 7 - термопак оборудование, 8 - склад готовой продукции. Сырьем для приготовления гумата натрия является, например, осоковый низинный фрезерный торф со степенью разложения не ниже 20%. Исходное сырье высушивают до влажности 40 - 45% и измельчают в машине измельчения при установке сита диаметром не более 1 мм, затем подают в бункер-дозатор. Из бункера-дозатора продукт фасуют в пакеты размером, например, 36 х 40 см, причем на 1 кг торфа берут 50 г NaOH, который фасуют вместе с торфом в тот же пакет. Для пакетов используют нетканый гигроскопический материал, например укрывной материал СПАНБОНД. Пакеты плотно укупоривают, например зашивают, и помещают в полиэтиленовые мешки для удобства транспортировки. Для приготовления маточного раствора пакет вынимают из полипропиленового мешка, помещают в пластмассовую емкость из пищевой пластмассы объемом, например, до 25 литров и заливают водой температурой 70 - 80 o C в количестве, например 20 - 25 литров. Интенсивно перемешивают жидкость в емкости, надавливая на пакет в течение 10 - 15 минут до выделения пены коричневого цвета, и плотно закрывают крышкой. Запаривание ведут в течение 2 - 3 часов. Затем еще раз интенсивно перемешивают жидкость в емкости, надавливая на пакет, вынимают пакет и тщательно его отжимают. Отжатые пакеты с твердой фракцией утилизируют. Жидкая фракция - концентрированный (маточный) раствор гумата натрия. Фасовка исходного сырья в количестве 1 кг выбрана из расчета удобства составления пропорций "исходный материал: жидкость". Использование нетканого гигроскопического материала для изготовления пакетов позволяет использовать пакет в качестве своеобразного реактора. Температура воды для заливания исходного сырья 70 - 80 o C выбрана из расчета сохранения клетки исходного сырья в "живом состоянии". Время размешивания жидкости в емкости 10 - 15 минут выбрано из расчета насыщения исходного сырья кислородом из воздуха и полного растворения NaOH в жидкости (воде). Запаривание исходного сырья в течение 2 - 3 часов выбрано из расчета полного отделения ГК. Структурная формула гуминовой кислоты по С.С. Драгунову имеет вид:

В предлагаемом процессе учтены все требования, предъявляемые к технологическим процессам получения качественного гумата натрия: наличие гидромодуля; окислительный процесс происходит за счет расчитанного размера пакета, свободного перемещения в нем измельченного торфа, растворения реагента в жидкости в сочетании с кислородом, находящимся в пакете, pH 7 - 8. В табл. 1 даны выходы водорастворимых и легкогидролизуемых веществ из исходного торфа. В табл. 2 даны характеристики гуминовой кислоты исходного торфа. Влажность и зольность исходного торфа определяют по следующим стандартам: влажность аналитическая - по ГОСТ 11305-83, зольность аналитическая A - по ГОСТ 11306-83. Влажность и зольность исходного торфа даны в табл. 3. В табл. 4 приведен сравнительный анализ элементного состава гумата натрия, полученного по предлагаемому способу и по способу-прототипу. Целевой продукт - маточный раствор гумата натрия, по предлагаемому способу отфильтрованный раствор без балласта получают без использования реактора и центрифуги и другой дорогостоящей аппаратура. Так, например, в технологическое оборудование по способу-прототипу входит: узел термообработки со стальным реактором, термопара хромель-алюмелевая в стальном чехле с потенциометром, электромотор с регулятором скорости вращения, трубчатая печь, лабораторный автотрансформатор. Узел охлаждения состоит из душа и приемной ванны; шахтомельничная сушилка, измельчающая машина, вибросито. Полученный препарат - гумат натрия - представляет собой экологически чистый продукт природного происхождения, обладающий высокой биологической активностью в отношении широкого класса вещества органической и минеральной природы. Он обладает антимикробными свойствами: подавляет жизнедеятельность патогенной микрофлоры, содержит органические кислоты, способные разрушать кислотонеустойчивые токсины, обладает вяжущими свойствами, активизирует обмен веществ, углеводный и белковый метаболизм, усиливает дыхание, повышает коэффициент использования питательных веществ кормов, стимулирует жизнедеятельность микрофлоры, ускоряет рост и формирование организма. Рассмотренные характеристики подтверждены: Государственной комиссией по химическим средствам борьбы с вредителями, болезнями растений и сорняками; Всесоюзным онкологическим научным центром (г. Москва); Институтом экспериментальной и клинической онкологии (г. Москва); Комитетом по канцерогенным веществам и мерам профилактики (г. Москва); Ветеринарным фармакологическим советом (г. Москва); Государственным агропромышленным комитетом (г. Москва), Министерством сельского хозяйства при правительстве Свердловской области (г. Екатеринбург); ЗАО "Богдановическая птица" (Свердловская область) и др. Препарат сертифицирован.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ получения гумата натрия, включающий сушку, измельчение и просеивание исходного материала, обработку исходного материала с выделением целевого продукта, отличающийся тем, что в качестве исходного материала используют, например, осоковый низинный фрезерный торф, который измельчают до размера частиц не более 1 мм, дозируют и фасуют вместе с реагентом NaOH в пакеты из нетканого гигроскопического материала размером 36х40 см, на 1 кг торфа берут 50 гр NaOH, пакеты плотно укупоривают, для получения маточного раствора пакеты помещают в емкость и заливают водой при температуре 70 - 80 o C в соотношении исходный материал/жидкость 1:20 - 1:25, надавливая на пакет, жидкость в емкости тщательно перемешивают в течение 10 - 15 мин, затем емкость плотно закрывают и ведут запаривание в течение 2 - 3 ч, снова тщательно перемешивают жидкость в емкости, пакет вынимают из емкости и тщательно отжимают.

Хализев К.А. 1

1 МБОУ "СОШ № 1г. Строитель Белгородской области"

Меремьянина Т.Г. 1

1 Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа № 1 г. Строитель Яковлевского района Белгородской области»

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

СОДЕРЖАНИЕ

	ВВЕДЕНИЕ
	АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
	Состав гуминовых кислот
	Механизм действия гуминовых кислот в составе вермикомпоста
	Ассортимент выпускаемых гумусовых препаратов
	ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
	Материалы и методы исследований
	РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
	Физико-химический состав гумусового препарата
	Изучение биологической активности препарата
	ЗАКЛЮЧЕНИЕ
	СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
	ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Гумусовые вещества - это сложные смеси устойчивых к биодеструкции высокомолекулярные темноокрашенные органические соединения природного происхождения, образующихся при разложении растительных и животных остатков под действием микроорганизмов или абиотических факторов среды.

Гуминовые кислоты можно извлекать из гумифицированных природных продуктов (торф, бурый уголь, каменный уголь и вермикомпост) водными растворами щелочей.

Гумусовые кислоты - это высокомолекулярные полимерные соединения, нерастворимые в воде и обладающие свойством малоподвижности . Поэтому для использования в сельскохозяйственном производстве их необходимо максимально перевести в доступное для растений и животных растворимое состояние.

Основой для получения гуминовых препаратов является способность их образовывать водорастворимые соли с одновалентными катионами натрия, калия и аммония.

Препараты, изготовленные на основе гуминовых кислот, содержат аминокислоты, полисахариды, углеводы, витамины, макро и микроэлементы, гормоноподобные вещества. Они характеризуются устойчивостью, полифункциональностью и обладают сорбционными, ионообменными и биологически активными свойствами. Для гуминовых кислот (ГК) характерен общий тип состава и строения. Однако в зависимости от исходного субстрата, метода выделения и хранения показатели состава и строения могут варьировать, а в связи с этим меняется их физиологическая активность.

Актуальность данного исследования определяется необходимостью разработок новых экологически безопасных биологических препаратов, использование которых в значительной степени будет способствовать повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

Гипотеза исследования: гуминовые соединения в растворенной форме можно получить из вермикомпоста с помощью химических, физических и механических воздействий.

В качестве теоретической основы и информационной базы проводимого исследования использовались работы отечественных авторов в области агрохимии и почвоведении. Информационными источниками для написания данной работы стали стандарты и научные публикации.

Цель исследования: выделение гумусовых веществ путем использования химических, физических и механических воздействий на вермикомпост для максимального перевода гуминовых соединений в раствор.

Для достижения цели работы были поставлены следующие задачи :

изучить научную литературу о составе и механизме влиянии гуминовых веществ на сельскохозяйственные растения;

изучить ассортимент выпускаемых гумусовых препаратов и методы их выделения;

освоить физико-химические методы выделения гумусового препарата, а также испытать полученный препарат на соответствие качеству и безопасности;

изучить биологическую активность полученного гумусового препарата по результатам его воздействия на семена огурцов сорта «Дальневосточный».

Объектом исследования являлся вермикомпост, полученный в мини-вермилаборатории Испытательной лаборатории УНИЦ «Агротехнопарка» ФГБОУ ВПО БелГСХА им.В.Я.Горина от компостных червей гибридной линии Белгородская.

Предметом исследования стали гуминовые вещества, выделенные из вермикомпоста.

При проведении исследования были использованы следующие методы: экспериментальный метод (экстракция и осаждение гуминовых веществ, физико-химические и биологические испытания препарата), наблюдение и методы статистического анализа.

Исследования проводились в химической лаборатории МБОУ «СОШ №1 г. Строитель Яковлевского района Белгородской области» и в Испытательной лаборатории ФГОУ ВПО БелГСХА им. В.Я.Горина.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Состав гуминовых веществ

История изучения гуминовых веществ насчитывает уже более двухсот лет. Впервые их выделил из торфа и описал немецкий химик Ф.Ахард в 1786 году. Немецкие исследователи разработали первые схемы выделения и классификации, а также ввели и сам термин - «гуминовые вещества» (производное от латинского humus - «земля» или «почва»). В исследование химических свойств этих соединений в середине XIX века большой вклад внес шведский химик Я.Берцелиус и его ученики, а потом, в XX веке, и наши ученые-почвоведы и углехимики: М.А. Кононова, Л.А. Христева, Н. Александрова, Д.С. Орлов, Т.А. Кухаренко и другие. В классических работах Л.А. Христевой и М.М. Кононовой было впервые описано влияние обработки семян фульвокислотами и солями гуминовых кислот (гуматами) на рост первичных корней тест-культур.

Но затем интерес химиков к гуминовым веществам резко упал, так как было достоверно установлено, что это не индивидуальное соединение, а сложная смесь макромолекул переменного состава и нерегулярного строения (рис.1), к которой неприменимы законы классической термодинамики и теории строения вещества. В составе гумуса выделяют три группы соединений: специфические гумусовые вещества, неспецифические органические соединения и промежуточные продукты распада и гумификации. Третья группа включает в себя продукты частичного разложения органических остатков, которые по сумме признаков еще не могут быть отнесены к специфическим гумусовым веществам, но уже не являются веществами, характерными для живых организмов. Специфические вещества и неспецифические гумусовые соединения образуются в результате протекания процессов образования почв. Неспецифические гумусовые соединения синтезируются в живых организмах и поступают в почву в составе растительных и животных остатков. Специфические гумусовые вещества образуются непосредственно в почве в результате протекания процессов гумификации. Среди них выделяют прогуминовые вещества, гумусовые кислоты и гумин.

Гумин, или негидролизуемый остаток, - это та часть органического вещества почвы, которая не растворима в кислотах, щелочах и органических растворителях. Прогуминовые вещества сходны с промежуточными продуктами распада органических остатков. Их присутствие обнаруживается при детальном фракционировании выделенных из почвы препаратов. Гумусовые кислоты - класс высокомолекулярных азотсодержащих оксикислот с ароматическим ядром, входящим в состав гумуса и образующихся в процессе гумификации.

Рис. 1. Формула структурной ячейки гуминовой кислоты (по Д. С.Орлову)

На основании различной растворимости в воде, кислотах, щелочах и спирте гумусовые кислоты подразделяют на гуминовые кислоты, гиматомелановые кислоты и фульвокислоты. Гуминовые кислоты - группа темно-окрашенных гумусовых кислот, растворимых в щелочах и не растворимых в кислотах. Гиматомелановые кислоты - группа гумусовых кислот, растворимых в этаноле. Фульвокислоты - группа гумусовых кислот, растворимых в воде, щелочах и кислотах.

Обычно при проведении анализов гумусовые кислоты экстрагируют из почвы растворами щелочей (0,1-0,5 н. NaOH). При подкислении щелочной вытяжки до рН (1 - 2) гумусовые и гиматомелановые кислоты выпадают в осадок. В растворе остаются только фульвокислоты. При обработке образовавшегося осадка этанолом гиматомелановые кислоты переходят в спиртовой раствор, окрашивая его в вишнево-красный цвет.

Группу гуминовых кислот разделяют на две подгруппы: черные (серые) и бурые гуминовые кислоты. Гуминовые кислоты, обогащенные углеродом (преимущественно в черноземных почвах), в отечественной литературе называют черными, а в зарубежной - серыми. Черные и бурые гуминовые кислоты могут быть разделены методом высаливания: при обработке 2 н. раствором NaCl черные гуминовые кислоты коагулируют и выпадают в осадок.

Гуминовые кислоты имеют следующий элементный состав: 50-60% углерода, 2-6% водорода, 31-40% кислорода и 2-6% азота. Колебания в элементном составе гуминовых кислот объясняются тем, что они не являются химически индивидуальными кислотами определенного строения, а представляют собой группу высокомолекулярных соединений, сходных по составу и свойствам.

По данным гель-хроматографических исследований, нижний предел молекулярных масс гуминовых кислот определяется значениями 5000-6000 Дальтон (Д). Встречаются кислоты с молекулярной массой 400 000-650 000 Д. Однако основное количество гуминовых кислот имеет молекулярную массу 20 000-80 000 Д.

Таким образом, гумусовые кислоты благодаря особенностям молекулярного строения активно влияют на миграцию и аккумуляцию химических элементов в почве и природных вода.

1.2.Механизм действия гуминовых веществ в составе вермикомпоста

Механизмы, благодаря которым вермикомпост реализуют свое регуляторное действие на почву и растения окончательно не раскрыты. Более высокую эффективность применения вермикомпостов и их фракций на рост и развитие растений объясняют их влиянием на синтез белков, воздействием на метаболические реакции, снижение активности ингибиторов дыхания и проявления гормоноподобных свойств. В литературе описаны несколько возможных главных механизмов влияния фракций вермикомпоста на растения:

1.Оптимизация корневого питания растений. Непосредственное поступление питательных веществ и микроэлементов; мобилизация соединений фосфора в биодоступные формы; мобилизация и транспорт катионов переходных металлов (в частности, меди, железа и цинка) в доступной растениям хелатной форме. Оптимизация свойств почвы: обеспечение энергии для почвенных микроорганизмов и усиление микробиологической деятельности, усиление водоудерживающей способности, упрочнение структуры и др.

2.Оптимизация внекорневого питания растений. Фракции вермикомпостов содержат в разных количествах гуминовые и фульвокислоты, которые будучи поверхностно-активными веществами, снижают поверхностное натяжение водных растворов, увеличивая тем самым проницаемость клеточных мембран. В свою очередь это оптимизирует пропускную способность транспортной системы растений: ускоряет передвижение питательных веществ. Это ускоряет метаболизм энергии, интенсивность фотосинтеза и синтез хлорофилла.

3. Влияние гуминовых веществ на физиологические процессы растений. Предполагается, что гуминовые вещества усиливают синтез высокоэнергетического аденозинтрифосфата (АТФ) в клетках, который участвует в оптимизации дыхания растений. Некоторые молекулярные составляющие гуминовых веществ приводят к формированию ростовых фитогормонов или действуют как «гормоноподобные» вещества, усиливают ферментативную активность, в частности содержание каталазы, пероксидазы, дифенилоксидазы и инвертазы. Вермиудобрения влияют на детоксикацию или инактивацию токсикантов в почве - ее обычно связывают с сорбционной емкостью биогумуса, количеством сильных и слабых кислых функциональных групп, гидрофобностью, сорбционной емкостью в отношении тяжелых металлов и ксенобиотиков.

На взгляд Демина В.В., Терентьева В.А., Завгородней Ю.А. и Бирюкова М.В. биологическое действие гуминовых веществ на живые организмы обусловлено тем, что интактные молекулы гуминовых веществ и остатки их внутриклеточного переваривания локализуются в клеточных стенках или в слое, непосредственно, примыкающем к цитоплазматической мембране . Таким образом, на поверхности живой клетки возникает подобие активного ажурного фильтра, способного выполнять следующие функции:

перехватывать ионы тяжелых металлов, связывая их в устойчивые комплексы хелатного типа;

перехватывать молекулы ксенобиотиков;

связывать свободные радикалы, образующиеся в плазматической мембране, в результате перекисного окисления липидов.

Из литературы известно, что гуматы безвредны для человека и животных, не обладают аллергирующим, анафилактогенным, тератогенным, эмбриотоксическим и канцерогенными свойствами .

1.3. Ассортимент выпускаемых гумусовых препаратов

Ассортимент выпускаемых регуляторов обмена веществ гуминового происхождения:

Гуминат - гумат натрия. Разработан в Днепропетровском СХИ, представляет собой натриевые соли суммы гуминовых кислот в виде порошка. Получают методом щелочной экстракции. Препарат относится к биогенным стимуляторам;

Гумин НS-1500 - синтетический продукт, биоаналог гуминовым веществам. Получают путем аутооксидации, производят в виде щелочной соли высокой степени чистоты и постоянного состава (фирма Rudgers-Werke, ФРГ). Исходными продуктами являются ароматические полигидроксильные соединения, преобразуемые многоступенчатой реакцией в препарат со средней молекулярной массой 1500. Полученное гуминовое вещество полностью и легко растворяется в воде;

Биостимулятор торфяной (БСТ). Разработан во ВНИИ торфяной промышленности (г. Санкт-Петербург). Препарат получают окислением кислородом воздуха водно-щелочной суспензии торфа. Получаемые продукты окисления представляют собой полифункциональные органические кислоты с молекулярной массой от 1000 до 40000;

Оксидат - предложен институтом торфа АН БССР. Получают его по новой технологии при окислении-аммонизации торфяной органики. Препарат представляет собой жидкость, содержащую 5-10% сухого вещества, в которой имеется широкий спектр макро- и микроэлементов.

Нитрогуминовый стимулятор (НГС). Технология получения разработана в Калининском филиале ВНИИТП методом окисления азотной кислотой верховых торфов повышенной степени разложения с последующей нейтрализацией аммиачной водой;

Гумадапт - новый гуминовый препарат, регулятор обменных процессов и активный детоксикант и другие .

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Материалы и методы исследований

Материалом для исследования послужил вермикомпост (Приложение - I , таблица - 1) , полученный в мини-вермилаборатории Испытательной лаборатории УНИЦ «Агротехнопарка» ФГБОУ ВПО БелГСХА им.В.Я.Горина от компостных червей гибридной линии Белгородская (Приложение - II). Это структурированный продукт темно-коричневого цвета с приятным землистым запахом. Из него получали гуминовый препарат. Рабочий раствор гуминового препарата готовили на дистиллированной воде путем разбавления исходных концентратов. Тестирование биологической активности полученного препарата осуществляли на семенах огурцов в соответствие с ГОСТ Р 54221, рН - ГОСТ Р 54221.

В работе также приведены данные лабораторных исследований полученного гуминового препарата, которые были проведены в аккредитованной испытательной лаборатории с использованием аппаратуры и приборов для химического исследования состава препаратов.

По данным элементного состава оценивались изменения в химическом составе микрокомпозитов выделенных фракций. Массовую долю влаги определяли по ГОСТ Р 52917; зольность - по ГОСТ 11022; общий азот, азот аммонийный и нитратный - ГОСТ 26715, ГОСТ 26716; свободные гуминовые кислоты (ГК) - ГОСТ Р 54221 и ГОСТ 9517; Р 2 О 5 и К 2 О - ГОСТ 26 717, ГОСТ 26718; минеральные элементы - по ГОСТ 30692; определение группового фракционного состава гумуса осуществлялось по схеме Тюрина в модификации Пономаревой и Плотниковой.

Факторы, влияющих на выход гуминовых кислот: температура, время экстракции, концентрации щелочи, массовое соотношение субстрат: щелочь. Оптимальными условиями экстракции гуминовых кислот из вермикомпоста являются: температура экстракции - 25 0 С, время проведения экстракции -24 часа, с использованием ротатора - 240 мин, концентрации щелочи для экстракции - 0,2 н NaOH, концентрации кислот для осаждения ГВ - 1н H 2 SO 4 .

Меры безопасности :

Класс oпаснoсти перпарата - IV (малoопасное вещество)

При работе неoбхoдимo пoльзоваться перчатками, нельзя пить, курить, принимать пищу. Пoсле работы следует вымыть лицo и руки водой с мылом.

При пoпадании на кожу - прoмыть водoй с мылом.

При попадании в глаза - прoмыть большим количеством воды.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Путем подбора параметров и реактивов для экстракции и осаждения гуминовых веществ был получен гуминовый препарат с максимальным выходом растворимых гуминовых кислот.

Таблица 2 - Выход гумусовых кислот

3.1. Физико-химический состав гумата натрия

Химическая характеристика гуминового препарата представлена в таблице 3 (данные Испытательной лаборатории БелГСХА).

Таблица 3 - Физико-химический состав гумусового препарата

Наименование показателя	ГУМАТ НАТРИЯ
Влага, %
Зольность, %
Общий азот, мг%
Азот аммонийный, мг%
Азот нитратный, мг%
Свободные гумусовые кислоты, г/л
рН, ед.
Р 2 О 5, мг/л
К 2 О, мг/л
Натрий, мг/л
Кальций, мг/л
Кадмий, мг/л
Свинец, мг/л
Мышьяк, мг/л
Ртуть, мг/л
Железо, мг/л
Медь, мг/л
Марганец, мг/л
Цинк, мг/л
Сера, мг/л
Магний, мг/л

При определение рН приготовленного раствора выяснили, что значение этого показателя находится в пределах 7,89-8,75, что предполагает стабильность препарата в отношении фотодеструкции и повышенную устойчивость к воздействию света.

3.2. Изучение биологической активности препарата

В опытах на семенах огурцов под действием 0,005% водных растворов, приготовленных из изучаемого препарата, отмечено увеличение всхожести семян, биологической активности ГК по увеличению массы проростков, длины стеблей и корней в среднем на 2,0-4,0% (табл. 4, рис. 2-3). Всхожесть семян на третьи сутки выращивания составила 62 % против контроля 35%. То есть все препарат служил стимулятором всхожести семян в тестовом опыте.

Таблица 4 - Биологическая активность гуминовых препаратов

Рис. 2. Изучение интенсивности роста зародышевых корешков

Рис. 3. Изучение интенсивности роста зародышевых корешков

методом тестирования на семенах огурцов по ГОСТ Р 54221- 2010

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выделен препарат ГУМАТ НАТРИЯ из вермикомпоста (полученного при переработке навоза компостными червями гибридной линии Белгородская, Приложение - 2 ). Препарат содержат в 1 л: гуминовых кислот не менее 78г, питательные вещества фосфор, калий, натрий, сера и биогенные микроэлементы.

Полученный препарат можно использовать для производства органической продукции, для повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Рекомендательно препарат ГУМАТ НАТРИЯ применять в виде рабочего раствора концентрацией 0,005-0,01% по основному веществу путём предпосевной обработки посевного или посадочного материала и некорневой обработки растений в период вегетации.

Экономическая эффективность - применение гуминовых препаратов повышает урожайность сельскохозяйственных культур в среднем на 5-17%.

5. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.СанПиН 2.3.2.2354 - 2008. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы, VI. Санитарно-эпидемиологические требования к органическим продуктам. Дополнения и изменения № 8 к СанПиН 2.3.2.1078-01. Зарегистрировано в Минюсте России 23.05.2008 № 11741

2.ГОСТ 9517-94 Топливо твердое. Методы определения выхода гуминовых кислот- М.: изд. Стандартов. -1996

3.ГОСТ 26713-85. Удобрения органические. Метод определения влаги и сухого остатка. - М.: изд. Стандартов. -1986, с. 4-6.

4. ГОСТ 26715-85. Удобрения органические. Метод определения общего азота. - М.: изд. Стандартов. -1986, с. 9-20.

5.ГОСТ 26716-85. Удобрения органические. Метод определения аммонийного азота. - М.: изд. Стандартов. -1986, с. 21-28.

6. ГОСТ 26717-85. Удобрения органические. Метод определения общего фосфора. - М.: изд. Стандартов. -1986, с. 29-34.

7. ГОСТ 26718-85. Удобрения органические. Метод определения общего калия. - М.: изд. Стандартов. -1986, с. 35-38.

8.ГОСТ 30178-1996. Сырье и продукты пищевые. Атомно-абсорбционный метод определения токсичных элементов

9.ГОСТ 30692-2000. Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Атомно-абсорбционный метод определения содержания меди, свинца, цинка и кадмия

10. ГОСТ Р 52917-2010. Гуминовые препараты из бурых и окисленных каменных углей. Методы испытания. - М.: Стандартинформа- 2012

11.ГОСТ Р54221-2010 Гуминовые препараты из бурых и окисленных каменных углей. Методы испытания. - М.: Стандартинформа- 2012

12.Асмаев М.П. Кинетическая модель процесса получения биогумуса с использованием вермикультуры / М.П.Асмаев, Д.Л. Пиотровский // Изв.вузов.пищетехнолгия. -1997. - № 2-3. С.84.

13.Балабанов С.С. Попытки исправить (ускорить) естественный процесс гумусообразования в обрабатываемых почвах / С.С. Балабанов, Н.И. Картамышев, В.Ю. Тимонов, Н.М. Чернышева // Вестник Курской ГСХА. - 2010. -№ 1- с.63 - 66

14.Барне А. Ж. Динамика сброса коконов у компостного червя Eisenia foetida / А.Ж. Барне // В сб.: Материалы I-й международной конференции «Дождевые черви и плодородие почв». - Владимир, 2002. - С. 7 - 8.

15.Беркович А.М. Антиоксидантные свойства нового ветеринарного препарата, содержащего гуминовые вещества - лигфола /А.М. Беркович, С.В. Бузлама // Свободные радикалы, антиоксиданты и здоровье животных: международная научно-практическая конференция, 21-23 сентября 2004 г., Воронеж: сб. науч. тр. - Воронеж: изд-во ВГУ, 2004. - С. 174-179

16.Бирюкова О.Н. Характеристика органического вещества вермикомпостов / О.Н. Бирюкова, Суханова Н.И. // Материалы IV Международного конгресса по биоконверсии органических отходов/, г. Ковров-2004

17.Болотецкий Н. М. О технологии получения гибридных линий навозного червя Eisenia foetida (Sav.) / Н.М. Болотецкий, Кодолова О. П., Нефёдов Г. Н., Правдухина О. Ю., Трувеллер К. А. // В сб.: Тезисы докладов II Международной конгресса. Биоконверсия органических отходов народного хозяйства и охрана окружающей среды. - Ивано-Франковск. - 1992. - С. 17-18.

18.Быкин А.В. Биологические аспекты воспроизводства плодородия почвы при внесении вермикомпоста. / Быкин А.В. // Агрохимический вестник. - 1997. - №6. - стр.5-6.

19.Гоготов И.Н. Характеристика биогумусов и почвогрунтов, производимых некоторыми фирмами России / И.Н.Гоготов // Агрохимический вестник. - 2003. - №1. - стр.11.

20.Горовая А.И. Гуминовые вещества. Строение, функции, механизм действия, протекторные свойства, экологическая роль / А.И.Горовая, Орлов Д.С., Щербенко О.В. // Гуминовые вещества. Строение, функции, механизм действия, протекторные свойства, экологическая роль. - Киев, Наукова Думка. - 1995.

21.Демин В.В. Вероятный механизм действия гуминовых веществ на живые клетки / В.В.Демин, Терентьев В.А., Завгородняя Ю.А., Бирюков М.В. // В сб.: Материалы IV съезда Докучаевского общества почвоведов. Новосибирск, 9-13 августа 2004г.-Новосибирск, Изд-во Наука-центр, 2004. - С. 494

22.Евлоев Я.В. Эффективность современных форм организации сельскохозяйственного производства / Я.В. Евлоев // Международный сельскохозяйственный журнал. - 2000. № 3 - с. 10 - 14.

23.Олива Т.В. Современные подходы к выращиванию экологически чистой растениеводческой продукции в условиях защищенного грунта / Т.В.Олива // В сб.: Решение экологических проблем при производстве сельскохозяйственной продукции, Белгород, 2004.-С.50-52.

24.Олива Т.В. Опыт выращивания экологически чистой растениеводческой продукции в теплице с применением вермикомпоста / Т.В.Олива, Николаева И.В // В сб.: Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Биотехнология на службе сельского хозяйства», Рязань, 2004.- С.44-48.

25.Орлов Д.С. Сравнительная характеристика некоторых вермикомпостов / Д.С. Орлов, Аммосова Я.М.., Садовникова Л.К. и др. // В сб. : Тез. докл. 3 междунар. конгресса “Биоконверсия органических отходов”. - Москва.- 1994 г. - С. 69-70.

26.Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Саврова А.Л. // Доклады АН, сер. «Геохимия», 1995, 345(4), - С. 1-3.

27.Христева Л.А. Действие физиологически активных гуминовых кислот на растения при неблагоприятных внешних условиях / Христева Л.А. // Гуминовые удобрения: теория и практика их применения. Днепропетровск, 1973, Т.4, с.15-23.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение I

Таблица 1 - Характеристика вермикомпоста на основе навоза КРС

№ п/п	Показатели
	Массовая доля влаги, % не более
	Органическое вещество, на сухой продукт, %, не менее
	Массовая доля азота общего, на сухой продукт, %, не менее
	Массовая доля фосфора общего в пересчете на Р 2 О 5 , %, не менее
	Массовая доля калия общего в пересчете на К 2 О, %, не менее
	Массовая доля подвижного цинка, мг/кг, не более
	Массовая доля подвижного кобальта, мг/кг, не менее
	Массовая доля подвижного меди, мг/кг, не более
	Семена сорных растений, тыс.шт., не более 100
	Жизнеспособные яйца гельминтов, спороцисты	отсутствуют
	Патогенные микроорганизмы, шт./дм 3 , в том числе сальмонеллы	отсутствуют
	Пестициды в сухом веществе, мг/кг

Приложение II

Фото 1. Компостный червь из рода эйсении Белгородской линии

Приложение III

Фото 2. Созданный вермикомпост в вермидорожке

1

В статье показано, что уникальное экономико-географическое, транспортное и геополитическое положение Дальневосточного федерального округа является прямой предпосылкой к осуществлению его прорывного социально-экономического развития. С целью решения проблем региона и его развития Правительством Российской Федерации принята Федеральная целевая программа «Экономическое и социальное развитие Дальнего Востока и Байкальского региона на период до 2025 г.», создаются территории опережающего социально-экономического развития, для закрепления трудовых ресурсов действует программа «дальневосточный гектар», в рамках которой производится бесплатное предоставление земельных участков для ведения сельского, лесного и охотничьего хозяйства или любого другого вида бизнеса. Поэтому существует необходимость заблаговременно обезопасить регион от экологических проблем, в частности проблем с деградацией и загрязнением почв. Один из способов восстановления плодородия почв и ее детоксикации – внесение в почву гуминовых веществ, которые с успехом могут быть извлечены из торфов, бурых углей, сапропелей. В Институте горного дела Севера им. Н.В. Черского СО РАН разработан способ получения гуминовых веществ из бурых углей и торфа, разработана, изготовлена и испытана опытно-промышленная установка для производства жидких и сухих гуматов. Гуматы, полученные по методу ИГДС СО РАН, полностью растворяются в воде (т.е. относятся к категории «безбалластных»), что является наиболее предпочтительным видом искусственно полученных гуминовых веществ для восстановления почв. Авторами отмечается необходимость создания в этом направлении методических и организационных основ агроэкологического восстановления плодородия, составления прогнозов эволюции почв как при антропогенных воздействиях, так и для агротехнических мероприятий.

детоксикация

восстановление плодородия

бурый уголь

гуминовые вещества

«безбалластные» гуматы

1. Экономическое и социальное развитие Дальнего Востока и Байкальского региона на период до 2025 г.: федер. целевая программа [Электронный ресурс]. URL: https://urexpert.online/wp-content/uploads/2017/03/DVBR2025.pdf (дата обращения: 16.11.17).

2. Гаврилов В.Л. Оценка состояния открытой разработки угольных месторождений Центральной и Северной Якутии / В.Л. Гаврилов, С.А. Ермаков, Д.В. Хосоев // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2010. – № 11. – С. 29–36.

3. Москаленко Т.В. Получение водоугольных суспензий из каменного угля Южно-Якутского угольного бассейна / Т.В. Москаленко, В.А. Михеев, Е.В. Часовенко // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. – 2014. – № 4. – С. 113–120.

4. Чебан А.Ю. Техника и технологии разработки угольных разрезов Приамурья и перспективы их развития / А.Ю. Чебан, Н.П. Хрунина // Маркшейдерия и недропользование. – 2015. – № 1. – С. 19–21.

5. Перспективы развития дальневосточного региона и экологические аспекты ведения горных работ / А.Ю. Чебан [и др.] // Системы. Методы. Технологии. – 2015. – № 3 (27). – С. 156–161.

6. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и её окружения / В.И. Вернадский. – М.: Наука, 1965. – 374 с.

7. Орлов Д.С. Химия почв / Д.С. Орлов, Л.К. Садовникова, Н.И. Суханова. – М: Высшая школа, 2005. – 560 с.

8. Пат. 2174529 Российская Федерация, МКИ С 10 G 1/04, C 05 F 11/2. Способ получения гуминовых веществ / Новопашин М.Д., Бычев М.И., Михеев В.А., Петрова Г.И., Москаленко Т.В.; заявитель и патентообладатель Ин-т горного дела Севера СО РАН. – № 99122182/04; заявл. 22.10.99; опубл. 10.10.2001, Бюл. № 28. – 6 с.

9. Москаленко Т.В. Бурые угли республики Саха (Якутия) как сырье для получения гуминовых веществ / Т.В. Москаленко, В.А. Михеев // Разведка и охрана недр. – 2015. – № 3. – С. 24–27.

Дальневосточный федеральный округ (ДВФО) является наибольшим в России по величине территории и обладает уникальным экономико-географическим, транспортным и геополитическим положением по отношению к странам Азиатско-Тихоокеанского региона, численность населения которых составляет почти половину общемировой. ДВФО располагает целым рядом благоприятных факторов для дальнейшего социально-экономического развития. Наиболее значимыми из них являются: уникальный природно-ресурсный потенциал не только на суше, но и на море; наличие железных дорог (Транссиб и БАМ); приграничное положение; незамерзающие морские порты на юге; благоприятные условия для развития сельского хозяйства на юге. С другой стороны, экстремальные природно-климатические условия, слабая освоенность и труднодоступность территории, повышенная сейсмичность являются неблагоприятными природными факторами. К этому можно добавить удаленность территории от промышленно развитых районов страны, недостаточное развитие автодорожной сети, нестабильность и, следовательно, постоянный отток населения. Сложившаяся структура экономики региона имеет четко выраженную сырьевую направленность, что также сдерживает развитие Дальнего Востока.

С целью решения проблем региона и его развития Правительством Российской Федерации принята Федеральная целевая программа «Экономическое и социальное развитие Дальнего Востока и Байкальского региона на период до 2025 г.» , в рамках которой планируется создать современные комплексы инженерной и транспортной инфраструктуры, ведущие к поступательному развитию территорий. Инвестиционные проекты с привлечением внебюджетных средств ориентированы на освоение и развитие минерально-сырьевой базы макрорегиона, включая горнодобывающую отрасль и топливно-энергетический комплекс, а также модернизацию и строительство перерабатывающих производств. Планируется освоение крупных месторождений угля, железной руды, строительных материалов . Создание перерабатывающих производств в рамках Федеральной целевой программы (например, Восточного нефтехимического комплекса и Находкинского завода минеральных удобрений в Приморском крае, Гаринского горно-обогатительного комбината в Амурской области и др.) влечет за собой увеличение нагрузки на экологическую ситуацию в регионе .

Инструментом развития Дальневосточного федерального округа, ориентированным на глобальную конкурентоспособность, должны стать создаваемые территории опережающего социально-экономического развития (ТОРы), при работе в которых резидентам предоставляются масштабные налоговые льготы. В части привлечения и закрепления трудовых ресурсов на Дальнем Востоке действует программа «дальневосточный гектар», в рамках которой производится бесплатное предоставление земельных участков. Участок разрешается использовать для строительства частного дома, а землю - для ведения сельского, лесного и охотничьего хозяйства или любого другого вида бизнеса.

В связи с этим в регионе возрастает угроза глобального экологического кризиса, вследствие деградации почв. Нарушение почвенного слоя возникает не только в результате водной и ветровой эрозии, но и при загрязнении почв отходами добычи полезных ископаемых (различных руд, строительных материалов, нефти, газа) и создании дополнительных полигонов захоронения промышленных и бытовых отходов. Особое внимание следует уделить тяжелым металлам, а также радиоактивным элементам и ядохимикатам, применяемым в сельском хозяйстве.

Роль почвы в истории земной коры отнюдь не соответствует тонкому слою, какой она образует на её поверхности. Но она вполне отвечает той огромной активной энергии, которая собрана в живом веществе почвы . Почва является главной составляющей биосферы и выполняет основные функции. Прежде всего, это биотический круговорот веществ: биомасса суши неразрывно связана с почвенным покровом.

Чтобы улучшить физические свойства почвы, применяются удобрения, но необходимо помнить, что немаловажное значение имеет количество гумуса в почве, так как благодаря ему растения получают все нужные полезные вещества. Гуминовые вещества имеют прямое или косвенное влияние на растения. Благодаря их косвенному влиянию происходит активизация микрофлоры, улучшение водно-физических свойств почвы, повышение эффективности использования минеральных удобрений, а также влияние на миграцию питательных элементов. Немаловажным аспектом является связывание токсических реагентов (тяжелых металлов, пестицидов, гербицидов и др.). Прямое воздействие заключается в разносторонней регулятивной функции процессов роста и развития растений.

Природные органические соединения - гуминовые кислоты образуются в процессе гумификации продуктов животного, растительного и микробного происхождения. Основная их часть устойчива к биохимическому расщеплению, поэтому они накапливаются в почве, а также входят в состав торфов, бурых углей, сапропелей. Из этих источников они могут быть выделены растворами щелочей в виде растворимых солей - гуматов.

Большим количеством натурных испытаний показано, что гуминовые кислоты, выделенные из углей и торфов, обладают всеми качествами нативных почвенных гуминовых кислот. Извлечение этих кислот из разных видов сырья основано на их способности растворяться в щелочных растворах калия и натрия. Производные такого растворения - гуматы (соли гуминовых кислот) хорошо растворимы в воде, обладают физиологически активными свойствами.

Результаты исследования и их обсуждение

Действие гуматов в большей степени является регуляторным, в меньшей - удобряющим, поэтому исследователи не относят их напрямую ни к растительным гормонам, ни к удобрениям. Исследования особенностей этих веществ и оказываемого ими воздействия продолжаются. В данный момент гуматы принято считать совершенно новыми агрохимическими средствами, которые оказывают благотворное воздействие на все типы растений.

Подделок на рынке среди гуматов немного, так как изготовление поддельной продукции обходится намного дороже, чем производство по правильной технологии, но гуминовые препараты, поступающие на рынок от различных производителей, существенно различаются по своим свойствам в зависимости от вида сырья, способа производства препарата и формы готового продукта.

Гуминовые вещества из твердых горючих ископаемых выделяют двумя способами: первый, классический метод, при котором проводят щелочную экстракцию гидроксидами калия или натрия, второй, альтернативный способ, предполагает механическое измельчение бурого угля с твердой щелочью. Остальные существующие способы являются вариациями этих двух и направлены на снижение недостатков каждого из них. Основной недостаток классического способа - это низкий выход гуминовых веществ, сопоставимый с выходом свободных гуминовых кислот из исходного сырья. Альтернативный метод приводит к получению так называемых «балластных» гуматов недостатком которых является высокое содержание нерастворимого остатка. Введение в технологический процесс физических методов воздействия на уголь, температурной экстракции и фильтрации полученного раствора приводит к удорожанию их производства, но позволяет получить «безбалластные» гуматы с высоким выходом.

Гуминовые вещества включают в себя следующие составляющие:

Растворимые только в щелочных растворах гуминовые кислоты;

Растворимые в воде, щелочных и кислых растворах фульвокислоты (они выделяются после отделения гуминовых кислот осаждением и составляют полученный фильтрат);

Извлекаемые из сырого остатка (геля) гуминовых кислот этиловым спиртом гиматомелановые кислоты;

Органическое вещество, которое практически нерастворимо и не извлекается - гумин.

Таким образом, гуминовые вещества являются составными и кроме вышеперечисленных составляющих еще включают в свой состав микроэлементы.

Об этих группах гуминовых кислот обычно говорят во множественном числе (например, гуминовые кислоты), поскольку их состав и свойства меняются в зависимости от источника гуминовых веществ. Исследованиями доказано, что даже в препаратах, полученных из одного источника (одного типа почв, торфа, угля), гуминовые вещества неоднородны, полидисперсны и представлены большим набором сходных по строению, но неидентичных молекул .

«Безбалластные» гуматы, то есть полностью растворимые в воде, чаще называют препаратами или стимуляторами роста, а «балластные» гуматы, то есть гуматы, содержащие нерастворимый осадок в том или ином количестве, чаще называют удобрениями. Эта градация обуславливает различные способы их применения и вносимые в почву дозировки.

Для искусственного получения гуминовых кислот используются соли калия или натрия, а в некоторых случаях допускается применение солей аммония, в связи с этим искусственно полученные гуматы принято разделять на виды в зависимости от типа применяемой для извлечения щелочи. Чаще всего для производства используются соли калия или натрия, но в некоторых случаях допускается и применение солей аммония. Самым распространенным считается гумат калия. Он обладает оптимальной кислотностью, нейтрален по химической реакции, а дополнительное обогащение микроэлементами позволяет использовать его не только для обработки посадочного материала, но и для подкормки и стимуляции роста всходов. Гумат натрия имеет меньшую область применения, поскольку обладает более высоким значением рН (до 10 единиц), и его применение на щелочных грунтах противопоказано. Но все виды искусственно полученных гуминовых веществ обладают способностью повышать устойчивость растений к болезням, заморозкам, засухе и другим неблагоприятным условиям.

В сельском хозяйстве гуматы принято в настоящее время использовать несколькими способами: во-первых, растворы «безбалластных» гуматов применяют для предпосевной обработки семян, во-вторых, в период роста и плодоношения - для подкормки слабыми растворами. Для детоксикации почвы предпочтительнее использовать сухие «безбалластные» виды гуминовых веществ. Поскольку исследования в области получения гуминовых веществ и создания гуминовых препаратов продолжаются, сфера их применения постоянно расширяется. В частности, была доказана эффективность этих средств при обработке бедных тепличных грунтов.

В Институте горного дела Севера им. Н.В. Черского СО РАН разработан способ получения гуминовых веществ из бурых углей . В соответствии с этой технологией бурый уголь перемешивается со щелочью и подвергается термообработке с последующей экстракцией гуминовых веществ водой. На основе этого способа разработана, изготовлена и испытана опытно-промышленная установка для производства жидких гуматов. Для получения сухих гуматов в технологическую схему добавляется блок сушки. Продуктом такой переработки являются «безбалластные» физиологически активные гуматы калия или натрия.

В настоящее время сырьем для производства гуматов является бурый уголь Ленского угольного бассейна. Применение в качестве сырья торфа (Нерюнгринский район, Республика Саха (Якутия)) так же показало высокие результаты как по эффективности процесса извлечения, так и по качественным характеристикам получаемого продукта. Испытания установки в опытно-промышленных условиях показали ее высокую эффективность с технологической точки зрения и хорошую физиологическую активность в аспекте последующего применения .

По результатам этих испытаний достигнуты следующие показатели:

Выход жидких гуматов из бурых углей Кангаласского месторождения составил 50-56 % (при выходе свободных гуминовых кислот 17,9 %), из бурых углей Кировского месторождения составил 70-77 % и в 4 раза превысил выход свободных гуминовых кислот из этого угля (18,2 %), из торфа составил 54-61 % (при выходе свободных гуминовых кислот 25,4 %);

Выход сухих гуматов из бурых углей Кангаласского месторождения составил более 80 %, из бурых углей Кировского месторождения - 78-86 % и из торфа - более 61-73 %.

В практике применения гуминовых веществ большое значение имеет правильность приготовления растворов для полива и опрыскивания растений. При разведении растворов в качестве основного вещества из всех входящих в состав гумата органических веществ принимают гуминовые кислоты. Современные рекомендации по применению данного класса препаратов рассматривают как наиболее эффективные следующие концентрации гуминовых веществ по цели применения:

Предпосевное замачивание семян предусматривает применение рабочих растворов концентрацией от 0,01 до 0,08 % по основному веществу, замачивание семян проводят от 2-3 часов до 1-2 суток;

Некорневая подкормка в период вегетации проводится рабочими растворами концентрацией по основному веществу от 0,001 до 0,008 %, некорневая подкормка в период вегетации производится 2-3 раза за сезон;

Корневая подкормка также проводится рабочими растворами концентрацией по основному веществу от 0,001 до 0,008 % до 3-4 раз за сезон с периодичностью 1 раз в 14-15 дней, начиная от появления всходов или после высадки рассады;

Восстановление почв (рекультивацию) рекомендуется проводить рабочими растворами с концентрацией от 0,1 до 0,2 % по основному веществу, при этом гумат вносится или непосредственно в почву, или им обрабатывают солому с последующей ее заделкой в почву. При этом кроме восстановления плодородия так же происходит и процесс связывания вредных веществ в почве и их перевод в не усваиваемую растениями форму.

Гуматы, полученные по методу ИГДС СО РАН, полностью растворяются в воде (т.е. относятся к категории «безбалластных»), концентрация в производимом продукте гуминовых кислот (так называемого основного вещества) в растворе при растворении 1 г сухих гуматов в 1 л воды для различных образцов изменяется от 0,16 до 0,29 г/л при рН 8,2-9,2. Разведение до рабочих концентраций снижает рН до 7-7,2.

Из угля в получаемые гуминовые удобрения переходят микроэлементы, столь необходимые для питания растений. Бурый уголь (сырье) и полученные из него гуминовые препараты были проверены на содержание 30 металлов, в том числе тяжелых. В результате установлено, что содержание «малых» элементов в угле и полученных из них гуминовых препаратах не превышает средних фоновых значений, характерных для углей бассейнов бывшего СССР, т.е. применение гуминовых препаратов в качестве удобрений является экологически безопасным.

Определение биологической активности по ГОСТ Р 54221-2010 показало следующие результаты: прирост корня - 20-66 %; прирост стебля - 70-85 %; прирост массы - 59-71 % (рисунок).

Изменение параметров растений при их проращивании под действием гуматов, полученных по методу ИГДС СО РАН из углей Республики Саха (Якутия), по сравнению с контрольным опытом (водный раствор без гумата): а - длина корня, мм; б - длина стебля, мм; в - масса проростков, г

Было проведено сравнительное тестирование на биологическую активность по проращиванию семян огурцов, рапса, пшеницы в растворе гуматов, полученных по технологии ИГДС, и в растворах гуматов сторонних производителей. Исследование показало, что биологическая активность гуматов, полученных по технологии ИГДС СО РАН, значительно превышает соответствующие показатели прироста длины корня, длины стебля и массы растений, проросших в растворах образцов гуматов сторонних производителей, некоторые из которых даже вели к угнетению роста проростков и снижению темпов набора их массы.

Заключение

Обобщая свойства гуминовых кислот и полученные результаты их тестирования, можно заключить, что «безбалластные» гуминовые вещества подходят для восстановления плодородия почв, в том числе и при комплексном эколого-экономическом подходе. Исследователями давно считается, что назрела необходимость для создания в этом направлении методических и организационных основ агроэкологического восстановления плодородия, составления прогнозов эволюции почв как при антропогенных воздействиях, так и для агротехнических мероприятий . А для ведения сельскохозяйственного производства на научной основе необходимо периодическое опробование и картирование почв на содержание в них гумуса. Это окажет влияние не только на обеспечение растений элементами питания, но и на интенсивность почвообразовательного процесса, что в общем будет способствовать устойчивому функционированию агросистем.

Библиографическая ссылка

Москаленко Т.В., Михеев В.А., Ворсина Е.В. ИСКУССТВЕННО ПОЛУЧЕННЫЕ ГУМИНОВЫЕ ВЕЩЕСТВА ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОЧВ // Успехи современного естествознания. – 2018. – № 1. – С. 109-114;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=36659 (дата обращения: 01.02.2020). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

Сырьем для получения гуматов служит торф, сапропель, бурый уголь. В общих чертах технологии получения гуминовых препаратов достаточно просты. Воздействие на сырье, содержащее повышенное количество гуминовых кислот, щелочами, возможно в автоклавах, с последующей фильтрацией и нейтрализацией полученного продукта.

По подобной технологии гуминовые биостимуляторы в РФ получают уже не менее пятидесяти, а может и сотни различных предприятий. Разброс по качеству получаемого продукта огромный. Среди современных технологий, обеспечивающих получение продукции на высоком уровне, на сегодня используют технологии механохимической активации. Сущность технологии заключается в мощном импульсном механическом воздействии на гумат содержащее сырье, окисленные бурые угли, торф, и сухую щелочь. Например, в некоторых модификациях шаровых мельницах, в которых мелющие тела обеспечивают перегрузку в несколько десятков g. Понятно, что такие аппараты весьма непросты и энергоемки.

Другим эффективным способом, завоевывающим все большую популярность, является проведение стандартных химических процессов в жидкой фазе при организации в ней развитой зоны кавитации.

Кавитацией называют процесс исчезновения ( « схлопывания») парогазовых пузырьков, возникающих в жидкости при ее резком растяжении. При этом, как правило, возникают следующие эффекты:

• В зоне с характерными размерами не более 0,1 мм возникают импульсные локальные давления до 50 - 70 тысяч атмосфер.
• Температура в этих зонах практически мгновенно может подняться до 7 - 15 тысяч градусов.
• Как установлено экспериментально, на последней стадии сжатия пузырьки могут трансформироваться в тороидальные структуры с мощным иглообразным выбросом вещества. При этом скорость острия такой « иглы» может достигать нескольких сотен метров в секунду, и может приближаться к скорости звука в данной среде.
• Объемная плотность кавитационных пузырьков, при грамотной организации процесса, может составлять 1 миллион на см 3 среды.
• При определенных условиях могут возникать зоны довольно мощного ультрафиолетового излучения.

Все эти обстоятельства обуславливают не только сверх эффективное ускорение экстракции полезных веществ из данного сырья, но и обуславливают протекание специфических реакций, в частности реакций гидротермального синтеза, промышленное протекание которых в мягких условиях практически невозможно.

Таким образом, кавитация работает уже на « молекулярном» уровне.

Если говорить конкретно об использовании « кавитации» для получения эффективных профессиональных гуминовых препаратов, то уже общепринятым считается то, что при этом получаются препараты с существенно более высоким уровнем физиологической активности, даже при несколько меньшей концентрации в препарате гуминовых соединений.

Это и понятно. Гуминовые кислоты и их соли относятся к неупорядоченным полимерным структурам полифенольного типа, у которых понятие молекулярной массы достаточно условно. Таким образом, чем мельче мы имеем фрагменты такого « полимера», тем эффективнее идет их усваивание мембранами клеточной структуры растений.

О высокой эффективности использования кавитационных аппаратов для получения качественных профессиональных гуминовых препаратов с высоким содержанием действующего начала говорят многие исследователи. Например, по некоторым данным выход водорастворимых органических веществ, при такой обработке торфа, может достигать 100 г/л.

Если использовать этот же химизм, но при условиях классического синтеза препарата, то данный показатель будет ниже, как минимум в 5 - 6 раз.

Важно подчеркнуть, что при подобной обработке исходная суспензия сырья испытывает в своей массе минимальный нагрев, на уровне не более 40 - 50 градусов. При этом в получаемом продукте в максимальной степени сохраняются, не разрушаются, многие полезные соединения, целостность которых в других условиях эффективной экстракции, например, при автоклавировании, обеспечена быть не может.

Более эффективным, как в плане получаемых результатов, так и в плане организации технологии является использование ультразвуковых кавитационных аппаратов, использующих в качестве излучателей ультразвука пьезокерамику.

Но и здесь не все однозначно. Как показала практика работ в данном направлении, использование таких аппаратов с погружными излучателями имеет ряд недостатков. К ним можно отнести ограниченный ресурс таких излучателей вследствие кавитационной эрозии и ряд технологических проблем при работе на мягком растительном сырье, в частности, торфе.

Использование ультразвуковых кавитационных реакторов с наружным расположением керамических излучателей и дополнительной фокусировкой ультразвукового излучения непосредственно в потоке обрабатываемой среды снимает не только большую часть физических и технологических проблем, но и обеспечивает получение продукции с высоким качеством и хорошими технико — экономическими показателями. Качество получаемого препарата, например, по валовому содержанию гуминовых соединений не уступает лучшим аналогам

Отметим, что в аппаратах серии « РУЗ» реализуется сверх мощный режим кавитации, так называемая « стриммерная» кавитация. Плотность ультразвукового излучения в осевой зоне таких реакторов может достигать нескольких десятков Вт/см 3 . Подобных параметров даже в самых лучших роторных аппаратах достичь в принципе невозможно

Нами создан производственный комплекс для производства гуматов из торфа, сапропеля с применением ультразвукового оборудования, которое позволяет получить высокое качество конечного продукта при снижении его себестоимости. Рабочая технологическая температура 40-50⁰С.

Результаты анализа гуматов калия, произведенные с применением ультразвука:

Применение комплекса позволяет:

• Уменьшить производственные площади;
• Снизить энергетические затраты;
• Снизить себестоимость продукции;
• Производить биоактивные низкомолекулярные гуматы;

Мы предлагаем;

• Оборудование.
• Технологию.
• Обучение персонала.

Комплекс изготавливается как в стационарном исполнении, так и в мобильном исполнении.

Владимирская область, виноград сорта ИЗАБЕЛЛА, открытый грунт, 3-декада июня.
В 1-ой декаде июня обработан гуматом калия, изготовленным на нашем оборудовании.

Гуматы и ультразвуковая кавитация

в вопросах экологии

В связи с высокой актуальностью задач по разработке эффективных технологий санации зараженных территорий, а также разработки эффективных технологий оперативного уничтожения высоко токсичных отходов, перевозка которых на централизованные полигоны проблематична, становится актуальной проблема разработки не только эффективных и дешевых комплексообразователей (сорбентов), но и создания эффективных мобильных комплексов для решения данных проблем. В пределе, такие мобильные комплексы должны использовать, в качестве сырья для получения эффективных комплексообразователей, многие подручные природные материалы.

Одним из вариантов решения данных проблем может быть разработка мобильных комплексов на основе использования надежных сверхмощных проточных ультразвуковых кавитационных реакторов с осевой фокусировкой ультразвукового излучения, например, ультразвуковых кавитационных реакторов серии « РУЗ», производимых нашей фирмой многие годы.

Отличительной особенностью этих аппаратов является высокая плотность накачки ультразвукового излучения по оси реактора, до 10 Вт/см 3 и более при опорной частоте ультразвукового излучения 20 - 22 кГц.

Столь высокая плотность акустического излучения обуславливает, в частности, возможность кавитационной деструкции воды с плотностью образования гидроксил-ионов до 3 мг-экв/л и более. Уже само по себе это может обеспечивать безреагентное обеззараживание некоторых химических соединений, поскольку гидроксил-ионы являются самым мощным окислителем из всех известных соединений.

Дополнительно, при деструкции воды в таких условиях, образуется значительное количество перекиси водорода.

При самоуничтожении кавитационных микро пузырьков возникает УФ излучение в диапазоне 300 - 360 нм, возникают импульсные локальные давления до нескольких десятков тысяч атмосфер, импульсно температура в таких зонах может вырасти до 10 - 15 тысяч градусов. Кроме того, могут возникать импульсные локальные струйные течения со скоростью острия до 600 м/с.

Данные обстоятельства позволяют дробить на « нано уровне» многие не только аморфные, но и кристаллические материалы, свежие сколы которых уже сами по себе имеют высокую каталитическую активность. То есть, возникает реальная возможность использования многих подручных материалов для получения качественных « сорбентов-комплексообразователей», практически мгновенно реагирующих с уничтожаемыми химическими соединениями в рамках единого технологического процесса.

Реализация подобной идеологии также может обеспечить получение высоко активных гуминовых комплексообразователей из почвенных структур, например, из торфа и сапропеля. Это может обеспечить проведение качественной детоксикации достаточно обширных территорий почвы при минимальных затратах.

В данном случае суть проблемы заключается в том, что, с одной стороны, сами по себе гуминовые комплексы торфа и сапропеля являются достаточно эффективными комплексообразователями для необратимого связывания многих токсических химических соединений, радионуклидов и тяжелых металлов. С другой стороны, высокая активность таких комплексообразователей в значительной степени связана с содержанием в них легких фракций, а именно, фульвокислот.

Что касается последнего обстоятельства, то отметим, что гуматы, получаемые по разработанной кавитационной технологии имеют повышенное содержание таких легких активных фракций. Например, как показывают анализы, содержание фульвокислот в препаратах, получаемых по данной технологии, как минимум в 10 раз выше, чем содержание фульвокислот в препаратах аналогичной химической структуры, получаемых по классической автоклавной технологии.

В качестве примера возможности использования гуминовых комплексообразователей при санации территорий в районах хранения и уничтожения химического оружия, а также обеззараживания земли от некоторых радионуклидов, приведем работы /1/ и /2/.

При использовании некоторых модификаций гуминовых сорбентов /2/ как поглотителей радионуклидов, емкость катионного обмена таких сорбентов составляет: до 3100 мг-экв по UO 2 +2 ; до 79 мг-экв по Cs + ; до 16 мг-экв по Sr +2 .

При этом прочность хелатных соединений таких сорбентов с редкоземельными и трансурановыми элементами может быть столь велика, что такие комплексы не разрушаются вплоть до 800 С 0 .

Актуальными технологиями использования таких комплексообразователей является очистка сточных вод от тяжелых металлов, а также их использование в стандартных системах биологической очистки стоков общего назначения /3/ и /4/.

В частности, в работе /3/ приводятся данные по зависимости степени извлечения ионов Fe +3 и Cu +2 никеля и цинка гуматами калия, натрия и аммония. Указывается, что сорбционная емкость таких комплексообразователей может составлять: по ионам железа - 3,1 мг-экв/г, по ионам меди - 1,4 мг-экв/г, по ионам никеля - 1,2 мг-экв/г и по цинку - 1,1 мг-экв/г.

В работе /4/ изучалась активность растворов гумата натрия на рост активного ила в способах биологической очистки сточных вод. Исследования сами по себе достаточно актуальные, поскольку на сегодняшний день очистка сточных вод с помощью активных бактерий является одним из перспективных технологических процессов, имеющим достаточно широкое практическое применение.

Здесь две проблемы.

С одной стороны, при классическом использовании данной технологии, бактерии плохо работают на последних стадиях очистки, когда концентрации загрязняющих элементов близки к ПДК,

С другой стороны, активность бактерий в зимний период, при пониженных температурах очищаемых стоков, весьма низка и приходится применять подогрев очищаемых стоков.

В работе указывается, что в летний период, при прочих равных условиях, содержание активного ила, с использованием гуматов, может быть увеличено на 30 - 32%. Скорость роста активного ила увеличивается в 7 - 8 раз, по сравнению со скоростью роста без данного реагента.

В зимнее время, при температуре стоков от 6 и до 12 С 0 , использование гуматов может дать повышение производительности работы аэротенков на 25 - 30% без каких либо дополнительных затрат, в первую очередь затрат тепла.

Приведенные данные весьма убедительны. Однако широкое использование качественных гуминовых препаратов в имеющихся технологиях очистки стоков в некоторых случаях затруднено ввиду наличия проблемы « цветности» очищенных вод. Продукты взаимодействия фульвокислот, как правило, растворимы в воде, и приходится дополнительно использовать финишную коагуляционно-флокуляционную очистку очищенных стоков для снижения цветности воды. Для этих целей используют стандартные реагенты, многие из которых имеют достаточно узкий рабочий диапазон рН.

Чрезвычайно высокая универсальность использования гуминовых препаратов, как в живой, так и « не живой» природе: начиная от растениеводства, ветеринарии, медицины, производства керамики, литейного дела и многих других отраслей бизнеса, обусловила наши требования к отработке единой технологии использования данного природного соединения, в том числе в вопросах экологии.

С учетом особенностей используемой кавитационной технологии удалось отработать достаточно универсальную технологию очистки различных стоков, не вводя дополнительные специфические технологические операции.

В работе /5/ приведены данные по возможности использования доломитовых песков для удаления из воды примесей Fe2+ и Fe3+, Hg2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+, Mn2+, в режиме кипящего слоя под действием ультразвуковой кавитации.

В частности указывается, что при увеличении времени воздействия ультразвука при постоянной массе доломита происходит значительное снижение содержания примесей. При времени обработки 40с — цинка (II ) в 1,7 раза. При времени обработки 80с: железа (II ) и (III ) в 12,1 раз; ртути (II ) в 2,8 раз; кадмия (II ) в 2,5 раза; меди (II ) в 4,9 раза. При времени обработки 160с концентрация свинца (II ) снизилась в 4,0 раза.

Отмечается, что непосредственно в условиях кавитации на доломитовых частичках образуются отверстия. Размеры отверстий, составляют ~ 1 мкм, что соответствует размерам кавитационного пузырька в момент его схлопывания. При этом давление в пузырьке достигает 10 3 атм.

Пробой отверстий в частичках доломита и образование свежих каталитически активных сколов, как мы считаем, обусловлен эффектом сверхглубокого проникновения микрочастиц-ударников в мишени, открытым в 1974 году белорусским ученым Ушеренко. При этом происходит выделение колоссального количества энергии, в 10 2 …10 4 раз превосходящей кинетическую энергию частиц-ударников.

По крайней мере, условия возникновения данного эффекта не противоречат энергетическим параметрам и особенностям сверх мощной кавитации.

Что касается возможностей использования некоторых известных катализаторов совместно с ультразвуком в химических технологиях гидрирования, например, при использовании смешанных Ni - Mg катализаторов из формалатов и оксалатов при гидрировании циклогексана, то в работе /6/ отмечается, что активность таких катализаторов в ультразвуковом поле может возрасти на 60 - 200%.

В заключение приведем некоторые данные, иллюстрирующие особенности конструкции и работы установки, использующей данные проточные кавитационные реакторы.

Рабочая зона реактора выполнена в виде цилиндра диаметром 100 мм и длиной 470 мм. Акустическая мощность излучения может составлять, в зависимости от модификации аппарата, от 4 и до 7 кВт, при КПД аппарата не менее 0,85. Вес аппарата, в комплекте с генератором, не более 40 кг.

На видео, приведенном на сайте, представлен штатный режим работы реактора. Наблюдается так называемый « стриммерный» режим кавитации с центральным (осевым) кавитационным « жгутом», имеющим отходящие в различные стороны разветвленные кавитационные дорожки. При работе реактора хорошо слышен характерный шум, обуславливаемый рекомбинацией кавитационных дорожек. Центральный (осевой) жгут стримеров расположен по всей оси аппарата, 470 мм, и имеет диаметр примерно 20 мм. Объемная плотность энерговыделения в его зоне составляет не менее 10 Вт/см 3 .

Вариант компоновки реактора в установке с ориентировочной производительностью до 440 кг/час по некоторым типам обрабатываемых водных суспензий имеет габаритные размеры (длина × ширина × высота) не более 2500 × 2000 × 2000 мм. Вес, не более 300 кг (ультразвуковой реактор с генератором, химический реактор с мешалкой, циркуляционный насос, платформа и пульт управления).

Гумат калия

Ультразвуковой модуль синтеза гуматов

Литература.

1. « Санация загрязненных территорий в районах хранения и уничтожения химического оружия», В.И. Скоробогатова, А.А. Щербаков, В.Г. Мандыч, Ж. Российского хим. об - ва им. Д.И. Менделеева, 2007, т. LI, № 2, с. 71 - 74.
2. « Модифицированные природные сорбенты как поглотители радионуклидов», Л.И. Гилинская, Т.И. Маркович, электронный научно-информационный журнал « Вестник наук о Земле РАН», № 1 (27 ), 2009, ISSN 1819-6586.
3. « Сорбция ионов тяжелых металлов гуматами аммония, натрия и калия», Будаева А. Д., Золтоев Е. В., Бодоев Н. В., Бальбурова Т. А. Байкальский институт природопользования СО РАН, Улан-Удэ. Работа представлена на III научной конференции « Приоритетные направления развития науки, технологий и техники», 2005, Хургада (Египет).
4. Патент РФ 2081853, Шульгин А. И., Способ биологической очистки сточных вод.
5. Малушкин В. М. « Физико-химические процессы в кипящем слое доломита под действием ультразвука и разработка установки для доочистки питьевой воды», автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, Томск 2009.
6. « Об эффективности использования ультразвука в гетерогенном катализе», Роменский А. В., ЗАО « Северодонецкое объединение „Азот“, технология катализаторов и сорбентов, УДК 66.084.