CC BY
74
УДК 631.4
Х. А. Исхаков
НЕОБХОДИМОСТЬ РЕКУЛЬТИВАЦИИ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ В СВЯЗИ С РОСТОМ НАСЕЛЕНИЯ
Несмотря на то, что временами возникают войны, постоянно происходят землетрясения, засухи, наводнения, население продолжает увеличиваться: В конце 50-х годов прошлого столетия на Земле было 3 млрд. человек, в настоящее время на планете проживает 6,7 млрд. человек, предполагается в 2050г. будет 9 млрд. человек, т.е. каждые 50 лет дают прибавку в 3 млрд. Естественно, возникает вопрос: как дело обернется с продовольствием?
Конечно, человечество будет осваивать новые земли там, где они не освоены. Для Европы это исключено, там все освоено. Кроме того, без применения насильственных законов, население само по себе ограничивает рождаемость, чего не скажешь о Китае, Индии и других странах юговосточной Азии, Африки, Южной Америки.
Повышение урожайности зерновых, картофеля, овощей и других культур, разумеется, это один из главных рычагов продовольственной безопасности, однако он не беспределен. Во-первых, возможности почвы ограничены, во-вторых, возможности растений тоже. Последнее хорошо известно нитратной перегрузкой почвы. Корневая система излишек ионов КН4+, N03 пропускает, а переработать в белковый азот весь поступающий материал не может, т.к. биология растения, заложенная тысячи и миллионы лет назад в результате природной эволюции за короткое время (50, 100 лет) измениться в сторону многократного повышения производительности не может. Например, кукуруза в условиях Западной Сибири до зерновых початков не тянет. Геноинженерия также имеет свои границы. Взять хотя бы сибирские арбузы. Не тянут до южных астраханских арбузов. Не получается гибридный арбуз путем скрещивания с тыквой. Вроде бы обе культуры бахчевые, но не принимаются.
Однако обратимся к положению в Кемеровской области, где в последнее десятилетие достигнуты высокие урожаи зерновых, ежегодный сбор бункерного зерна превышает 1 млн. т. И это при том, что область относится к промышленно развитым регионам не только в России, но и в мире. Высокие урожаи, несмотря на сложные климатические условия, достигаются за счет интенсивной технологии, в том числе подбором высокоурожайных сортов зерновых, постоянным пополнением села техникой и удобрениями и умелым их использованием.
Иногда приходится слышать обывательские рассуждения со стороны высокопоставленных
чиновников: дескать, в Сибири земли много, кругом необозримая тайга и полно полезных ископаемых. Это неверно. Земли много в полярных и приполярных регионах, да и ту губит техника, а тайга беспощадно вырубается. А теперь обратимся к факту уничтожения сельхозугодий.
Кузнецкая котловина поверх угольных залежей имеет мощные черноземы - богатство в данном случае нашего региона. Однако интенсивная угледобыча за последние 50 лет привела в полную непригодность около 100 тыс. га земель. Если даже в первом приближении эти гектары принять за хлебное поле, то при урожайности в 20 ц/га, ежегодная потеря зерна составит 200 тыс. т - есть о чем подумать!
Если и дальше продолжать увеличивать добычу угля в бассейне, то цветущая Кузнецкая котловина ускоренными темпами будет приобретать облик лунного ландшафта. Хлеб выращивать будет негде. И вновь возникает два извечных вопроса: что делать и с чего начинать. На первый вопрос ответ ясен - восстанавливать, второй вопрос проблематичен, требует всестороннего подхода и существенных материальных затрат.
В первую очередь технология открытых работ должна перейти на обработку пластов с отсыпкой вскрышных пород во внутренние отвалы [1]. Это касается гидроотвалов - в работе [2] прямо указывается, что «гидроотвалы вскрышных пород чаще всего размещают в крупных логах и долинах малых рек». Кстати сказать, такая же трагическая учесть постигла лога и низины от складирования породы, вынимаемой из шахт при подземной добыче.
В настоящее время рекультивации подвергаются лишь внешние отвалы, при этом предлагаются разные технологические схемы [3, 4]. Одним из основных вопросов рекультивации является создание плодородного слоя, предусматривающего образование или внесение гуминовых веществ. Процесс естественного гумусообразования длителен и сложен. Наиболее подходящим источником гуминовых веществ является бурый уголь Канско-Ачинского бассейна, западное крыло которого находится в северо-восточной части Кемеровской области. Особенностью этих углей является их способность к окислению и последующему самовозгоранию. Однако это отрицательное свойство бурых углей является благоприятным для образования гуминовых кислот при внесении измельченного угля в почву [5-7].
бб
Х.А. Исхаков
В наших экспериментах [5, 7] при хранении бурого угля Итатского месторождения общий выход гуминовых кислот доходил до 70% на органическую массу угля за 19 месяцев хранения. Сумма же гидроксильных (феноксильных) и карбоксильных групп возросла на 30%. Даже при хранении в течение всего двух месяцев произошло важное качественное изменение гуминовых веществ как природных ионообменных веществ в почве. Следовательно, бурые угли являются долговременным источником гуминов, и это
выгодно в агротехнологии при рекультивации нарушенных земель.
Выводы:
1. Продовольственная безопасность Кузбасса зависит от темпов добычи угля и восстановления продуктивности земель путем рекультивации их нарушенной части.
2. Наиболее подходящим источником гуминов в условиях Кузбасса являются юрские бурые угли.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Станкус, В. М., Возможные пути развития угледобывающего фонда Кузбасса в дальнейшей перспективе / В.М. Станкус, А.П. Кузьмин // ТЭК и ресурсы Кузбасса. - 2002, № 4. - С.35-40.
2. Мироненко А. Т. Применение землесосных снарядов для рекультивации гидроотвалов вскрышных пород / Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности: Тр. VII Междунар. научно-практ. конф. - Кемерово, 2005. - С.86-91.
3. Андроханов, В. А. Техноземы: свойства, режимы, функционирование / В.А. Андроханов, С.В. Овсянникова, В.М. Курачев. - Новосибирск: Наука., 2000. -200 с.
4. Горлов, В. Д. Рекультивация земель на карьерах. - М.: :Недра, 1981. - 260 с.
5. Исхаков, X. А. Бурый уголь как комплексное удобрение / Х.А. Исхаков, Г.С. Михайлов, В.Д. Шимотюк // Вестн. Кузбасского гос. тех. унив., - 1998, №5. - С. 69-71.
6. Колосова, М. М. Органо-минеральные удобрения на основе бурого угля / М.М. Колосова, Г.Г. Котова, В.И. Просянников // Агрохим. вестник. - 1999, № 4. - С. 13-14.
7. Котова, Г. Г. Сельскохозяйственное применение Итатского бурого угля / Г.Г. Котова [и др.] // Повышение устойчивости и эффективности агропромышленного производства в Сибири: наука, техника, практика: Сб. материалов межд. науч.-практ. конф. Кемерово. - 2004. - С.139-142.
□ Автор статьи
Исхаков Хамза Ахметович
- докт.хим.наук, профессор (Институт угля и углехимии СО РАН), тел. 8(3842)365561
УДК 631.893.992
Д. С. Корецкий
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗОЛЫ УНОСА КАК МИНЕРАЛЬНОЙ ДОБАВКИ В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ
В последние годы в литературе появились сообщения о возможности использования легкой фракции угольной золы в ряде отраслей народного хозяйства: сельском хозяйстве, строительстве,
устройстве газонов и т. д.
Зола уноса (далее - зола) представляет собой тонкодисперсный материал, состоящий, как правило, из частичек размером от долей микрона до 0,14 мм. Зола образуются в результате сжигания твердого топлива на теплоэлектростанциях и улавливается электрофильтрами, после чего в сухом состоянии отбирается с помощью золоотборника на производственные нужды, либо вместе с водой и шлаком отправляется на золоотвал.
Строение и состав золы зависит от целого комплекса одновременно действующих факторов: вида и морфологических особенностей сжигаемого топлива, тонкости помола в процессе его подготовки, зольности топлива, химического состава минеральной части топлива, температуры в зоне горения, времени пребывания частиц в этой зоне и др.
В соответствии с ГОСТ 25818-91 все золы по виду сжигаемого угля подразделяют на:
-антрацитовые, образующиеся при сжигании антрацита, полуантрацита и тощего каменного угля;
- каменноугольные, образующиеся при сжигании каменного, кроме тощего, угля;
- буроугольные, образующиеся при сжигании
бурого угля.
В зависимости от химического состава золы подразделяют на типы: 1) кислые - антрацитовые; 2) каменноугольные и буроугольные, содержащие оксид кальция до 10%; 3) основные - буроугольные, содержащие оксид кальция более 10% по массе [2].
Содержание в золе таких элементов, как бериллий, бор, селен, галлий, мышьяк, молибден, серебро, в 10-200 раз превышает их содержание в почве, что имеет важное значение для питания растений [5].
На золоотвалах произрастают растения, зерна которых заносятся ветром: это вейник, сурепка, кустарники. Это один из опорных факторов, позволяющий выдвинуть положение о возможности использования летучей золы в качестве почвенного субстрата.
Кроме того, летучая зола близка по составу к вулканическому пеплу.
В литературе, посвященной описанию вулканов, упоминается, что пепел служит средством, улучшающим физические свойства почвы (табл.1). Опыты на делянках убеждают в возможности использования золы уноса в качестве почвенного субстрата [1, 5].
Таблица 1. Средний оксидный состав золы каменных углей и вулканического пепла
Угольная зола является привлекательным материалом для создания искусственной почвы газонов. По применению золы в сельском хозяйстве имеется опыт в Японии и Германии. Имеются сведения о применении золы, полученной от сжигания торфа и золы бурых углей Канско-Ачинского бассейна [4].
В ряде исследований изучена возможность выращивания компонента газонной травы на искусственном почвогрунте. Почвогрунт представлял собой смесь летучей золы Кемеровской ГРЭС с опилками в соотношении 1:1 и сверху слой дерновой земли толщиной 5 см. В
опыте была использована овсяница луговая (Festuca pratensis) - рыхлодерновинный злак с укороченным корневищем. Результаты
проведённых опытов позволили сделать заключение о возможности использования
искусственных почвогрунтов при формировании газонов [4].
Зола уноса теплоэлектростанций используется в составе смеси для брикетирования шихты из жидких шламов [6].
Имеются сообщения об использовании
угольной золы в строительной отрасли. В некоторых странах (например, в Германии, Голландии) тротуарная плитка производится из золы уноса. По сравнению с плиткой, получаемой из природных магматических материалов -базальтов, диабазов - технология с использованием золы уноса значительно дешевле. Однако, ученые отмечают, что прежде чем приступать к разработке технологии получения из золы тротуарной плитки, необходимо изучить свойства золы [3].
Целью данной работы явилась оценка эффективности использования угольной золы при выращивании сельскохозяйственных культур.
Исследования проведены под руководством к.б.н., доцента каф. ХТТТ и Э Игнатовой А.Ю.
Использовалась смесь золы углей с разреза Кедровский и углей Беловского района. Химический состав углей представлен в табл.2.
Таблица 2. Химический состав золы углей Кузнецкого бассейна
Район SiÖ2 AI2O3 Fe2O3 CaO MgO
Кедровский 55,7 26,4 7,6 3,6 1,2
Беловский 47,7 20,0 10,4 9,8 3,4
Перед проведением эксперимента была проверена радиоактивность угольной золы с помощью армейского дозиметра ДП-5. Установлено, что радиоактивность угольной золы не превышает естественный радиационный фон местности.
Из сельскохозяйственный культур были выбраны кукуруза и картофель.
Картофель сорта Невский. Сорт среднеранний. Куст низкий, сильноветвистый. Листья средние, цветение среднее, цветки белые. Вегетационный период 75-85 дней. Клубень окраска кожуры белая,
Оксиды Кузнецкий бассейн Карагандин- ский бассейн Вулканиче- ский пепел
AI2O3 18-26 18-31 17-31
SiO2 48-56 41-66 50-70
Fe2O3 6-12 4-14 4-14
MgO 1-4 1-2 1-6
CaO 4-10 2-16 1-6
SO3 2-5 1-8 -
Таблица 3. Сравнительная характеристика урожая картофеля с применением угольной золы
Вариант Общая масса клубней с одного куста, кг Количество клубней в одном кусте, штук Средняя масса одного клубня, г
Контроль 2,33±0,49 18,5±4,95 123,83±54,64
Опыт (50 г золы) 2,87±0,61 19±4,58 199,27±62,65
Опыт (150 г золы) 2,58±0,60 19±4,55 143±55,47
Опыт (300 г золы) 1,3±0,37 13±4,55 95,00±53,78
68
Д.С. Корецкий
окраска мякоти белая, форма округло-овальная, глубина залегания глазков средняя. Картофель универсального назначения. Вкусовые качества хорошие. Содержание крахмала 11-17%.
Высадка клубней проводилась в хорошо удобренную перегноем землю 23 мая. Было высажено по 10 кустов каждого варианта. Угольную золу добавляли в лунки перед посадкой. Результаты исследований приведены в табл. 3.
Результаты исследований говорят о неоднозначном влиянии угольной золы на урожайность картофеля. У опытных кустов с большим количеством золы в лунках (300 г) наблюдалось угнетение роста растений, уменьшение урожайности по сравнению с контролем. Оптимальным оказалось добавление 50 г золы в лунки. Прибавка урожая составила 18,8%. При этом количество клубней в кусте в опытных вариантах и контрольных не отличалась, а увеличивались масса и размеры клубней.
Для второго эксперимента выбрали сорт кукурузы «Р1 Кубанский сахарный». Семена предварительно были пророщены во влажной среде: дали корень 2-3 см и росток 0,5-2 см. 12 мая пророщенные семена посадили в горшочки по 7 штук каждого варианта - 1) без золы, 2) с добавлением 25 г золы; 3) с добавлением 50 г золы. На третьи сутки рассада взошла. Условия для выращивания были одинаковыми. К концу мая стало заметно, что опережение в росте наблюдается в опытных горшочках с рассадой без золы. Так же было установлено, что у растений из
третьей группы (с добавлением 50 г золы) кончики листьев пожелтели и засохли. Это говорит о негативном влиянии избытка угольной золы как удобрения для рассады. Результаты замеров высоты рассады приведены в табл. 4.
Таблица 4. Высота рассады на момент высадки в грунт
Вариант Высота рассады, см
Контроль 25,4±4,6
Опыт (25 г золы) 13,7±4,7
Опыт (50 г золы) 12,9±4,3
12 июня рассаду высадили в открытый грунт. В опытных группах в каждую лунку было добавлено по 100 и 150 г золы соответственно. Учитывая, что лето было дождливое, а солнечных дней мало, кукуруза росла медленно. Однако постепенно произошло выравнивание рассады и к моменту сбора урожая, ощутимой разницы в количестве собранных початков не было обнаружено.
Таким образом, можно сделать вывод, что влияние золы уноса на рост культурных растений неоднозначно. В небольших дозах зола стимулирует развитие картофеля, дает прибавку урожайности. В больших дозах зола вызывает угнетение роста картофеля и кукурузы. Необходимы дополнительные детальные исследования влияния угольной золы на рост растений.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Головнева, Т.И. Комплексная оценка антропогенного загрязнения почв территории Иркутской области и разработка мероприятий по их восстановлению / Автореф. дисс. канд. тех. наук 250036 -Иркутск, 2010, 73 с.
2. ГОСТ 25818-91 «Золы-уноса тепловых электростанций для бетонов. Технические условия» (утв. и введен в действие постановлением Госстроя СССР от 4 февраля 1991 г. N 4) (с изменениями от 4 декабря 2000 г.).
3. Исхаков, Х.А. Зола уноса - сырье для производства тротуарной плитки / Х.А. Исхаков, А.Р. Богомолов // Вестн. Кузбасского гос. тех. унив., №3. - 2010. - С. 98-100.
4. Исхаков, Х.А. Зола как почвенный субстрат / Х.А. Исхаков, М.М. Колосова, Г.Г. Котова // Проблемы обеспечения экологической безопасности в Кузбасском регионе. Кн. 3. - 2004. - С. 57-60.
5. Кондратенко, Ю.А. Свойства летучей золы как субстрата почвы / Ю.А. Кондратенко, Х.А. Исхаков // Сибирский уголь в 21 веке. - № 8-9. - 2009. - С. 30-31.
6.Сенкус, В.В. Способ брикетирования илов и шламов сточных вод /В.В. Сенкус, Б.М. Стефанюк, М.В. Потокина // Сборник докладов 3-й Междунар. науч.-практич. конф. «Управление отходами - основа восстановления экологического равновесия в Кузбассе». - Новокузнецк, 2010. - С. 305-308.
□ Автор статьи:
Корецкий Дмитрий Сергеевич
- студент гр. ГК-071 КузГТУ, тел. 8908-955-05-29.
