Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD OF REMEDIATION OF CONTAMINATED EARTH
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/022933
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to agriculture and may be used in restoring soil fertility. According to a method of remediation of contaminated land, irrigation is carried out and a bioreagent is introduced to a depth in ground prepared for cleaning. The remediation is carried out in 2 steps: in the first step, slit-like or round openings are created in the contaminated plot to a depth of 25 cm, the plot is irrigated with water, and then after 5-6 hours said plot is irrigated with the bioreagent in the form of a humus-containing suspension in a quantity of up to 400 g per kg of soil, comprising the strains: Acinetobacter calcoaceticus VKPM B-4883, Pseudomonas denitrificans VKPM B-4884, Pseudomonas sp. "longa", VKPM В-4885, Rhodococcus erythropolis in a quantity of (6-8)•109, (3-4)•109 (2-3)•109, (1-2)•109 cells respectively per 1 liter of solution, in a wt% ratio of 4.8:2.4:1.7:1.0. In a second step, 8-10 days later, half of the initial dose of the concentrate of humus-containing suspension is introduced. After introduction of the second, reduced dose of humus-containing suspension, irrigation with water is continued for 14 days. The distance between the slit-like or circular openings is 8-10 cm. The proposed method of remediation of contaminated land ensures effectiveness of treatment, a reduction in the degree of decontamination from a high degree of contamination to the MPC (maximum permissible concentration) level, preservation of soil biocoenosis and restoration of soil fertility.

Inventors:
TOLKACHNIKOV YURIY BORISOVICH (RU)
TOLKACHNIKOV KONSTANTIN YUR'YEVICH (RU)
KOS'YANENKO YURIY VLADIMIROVICH (RU)
TITOV VYACHESLAV ANATOL'YEVICH (RU)
KUZNETSOV DMITRIY NIKOLAYEVICH (RU)
GORBUNOV ARTUR MIKHAYLOVICH (RU)
Application Number:
PCT/RU2019/000341
Publication Date:
January 30, 2020
Filing Date:
May 16, 2019
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
TOLKACHNIKOV YURIY BORISOVICH (RU)
TOLKACHNIKOV KONSTANTIN YURYEVICH (RU)
KOSYANENKO YURIY VLADIMIROVICH (RU)
TITOV VYACHESLAV ANATOLYEVICH (RU)
KUZNETSOV DMITRIY NIKOLAYEVICH (RU)
GORBUNOV ARTUR MIKHAYLOVICH (RU)
International Classes:
B09C1/10; C05F11/08
Domestic Patent References:
WO2008029423A12008-03-13
WO2015046416A12015-04-02
WO2009125341A22009-10-15
WO2018087995A12018-05-17
WO2018009330A12018-01-11
Foreign References:
CN106676042A2017-05-17
RU2557636C22015-07-27
JP2017031016W2017-08-29
US20170037858W2017-06-16
RU2529735C12014-09-27
RU2522616C22014-07-20
SU1805097A11993-03-30
Other References:
MULTITOPIC ONLINE ELECTRONIC SCIENTIFIC JOURNAL OF KUBAN STATE AGRARIAN UNIVERSITY, 2012
See also references of EP 3674007A4
Download PDF:
Claims:
Формула изобретения

1. Способ ремедиации загрязненных земель, заключающийся в поливе и внесении соответствующего вида биореагента на глубину в подготовленный для очистки грунт, отличающийся тем, что ремедиацию осуществляют в 2 этапа: на первом этапе на заражённом участке делают щелевидные или круглые отверстия до глубины 25 см, поливают водой, затем через 5-6 часов этот участок поливают биореагентом в виде гумусосодержащей суспензии в количестве до 400 г. на кг. почвы, содержащей штаммы: Acinetobacter calcoaceticus ВКПМ В-4883, Pseudomonas denitrificans ВКПМ - 4884,- Pseudomonas sp."longa", ВКПМ В-4885, Rhodococcus erythropolis, взятых в количестве (6- 8) · 109, (3 -4) · 109 (2-3) · 109, (1-2) ·109 клеток на 1 л раствора соответственно, при соотношении масс.%.4,8: 2.4 : 1,7 : 1,0, затем заражённый участок земли поливают водой и на втором этапе через 8-10 дней, вносят половину первоначальной дозы концентрата гумусосодержащей суспензии, после внесения второй, уменьшенной дозы гумусосодержащей суспензии продолжают полив водой в течении 14 дней.

2. Способ ремедиации по п.1, отличающийся тем, что расстояние между щелевидными или круглыми отверстиями составляет 8-10 см.

Description:
СПОСОБ РЕМЕДИАЦИИ ЗАГРЯЗНЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при производстве препаратов, восстанавливающих плодородие почв, удобрений, средств защиты растений, и иных препаратов, снижающих техногенное воздействие на природу и стимулирующих рост и развитие растений.

В результате химизации, механизации и мелиорации сельского хозяйства, а также глобального промышленного загрязнения окружающей среды, наблюдается повсеместная деградация почв. Поэтому возникла острая необходимость разработки и внедрения органических удобрений, восстанавливающих плодородие почв, оказывающих разностороннее положительное влияние на рост растений.

Известно, что гуминовые биологически активные вещества, оказывают многогранное влияние на плодородие почвы, на рост и развитие растений. В настоящее время известно много видов удобрений на основе гуминовых кислот.

Например, Известен способ получения препарата гуминовых кислот для почвообразования, (А.с. РФ N° 1213760).Препарат готовится из отходов угольной промышленности, инокулированных микроорганизмами с последующим культивированием водной суспензии в течение 10-15 суток до лизиса бактериальных культур. В течение приготовления препарата в водную суспензию вводят два раза фенол, который является источником органического углерода для жизнедеятельности микроорганизмов .

Однако фенол одновременно является бактерицидным веществом, приводящий к лизису микроорганизмов, т.е. препарат, не содержащий активной микрофлоры, становится менее активным. В указанном известном решении длительное приготовление препарата (10-15 суток), а также ограниченное содержание в препарате живых бактериальных клеток в виду их лизиса и добавления фенола в препарат в качестве источника углерода указывают на недостатки данного препарата. Известен способ обработки почвы (WO/2018/087995 PCT/JP2017/031016 , от

17.05.2018 TAKENAKA CORPORATION IN ABA, Kaoru), где разлагающий микроорганизм для разложения загрязняющего вещества в подземной почве смешивают, нагревают до температуры выше температуры грунтовых вод и подают в подземную почву путем закачки в нагнетательные скважины.

Недостаток известного способа заключается в том, для активизации разложения загрязняющего вещества необходим процесс нагревания, что приводит к дополнительным энергозатратам.

Известен WO/2018/009330. Двухстадийное восстановление зернистого материала с органическими загрязняющими веществами

PCT/US2017/037858, в котором Способы и системы предусмотрены для двухступенчатой обработки загрязненного материала в виде частиц (100), такого как почва, осадок и/или иловой шлам. Способы и системы используют процесс термической десорбции в сочетании с процессом сжигания с тлеющим разрядом. Загрязненный материал в виде частиц сначала подвергают термической десорбции при высоких температурах (например, более 150° С) с образованием нагретого загрязненного материала в виде частиц. Далее, процесс сжигания с тлеющим разрядом инициируют путем введения газа, поддерживающего горение. Комбинированный процесс может происходить в одних и тех же или различных обрабатывающих установках. Обработка материала в виде частиц способом термической десорбции до процесса сжигания с тлеющим разрядом повышает полноту и пропускную способность по сравнению с работой этих процессов отдельно.

Недостатком известных способов является то что, для активизации разложения загрязняющего вещества необходим процесс нагревания и сжигание что приводит к дополнительным энергозатратам и усложненному процессу обеззараживания почвы.

Известен способ RU 2529735, 30.01.2013,опубл. 27.09.2014 Бюл. До 27,

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к микробиологическим способам очистки окружающей среды. Готовят смесь из жидких бактериальных культур, в качестве которых берут штаммы Pseudomonas fluorescens ВКГ RCAM00538 с титром 10 13 , КОА-4 Pseudomonas fluorescens ND-610 ВНИИСХМ с титром 10 10 , Azotobacter chroococcum АИН RCAM00539 с титром 10 12 в соотношении соответственно 3: 1, 5:0, 5- 3:2:1. Осуществляют обработку отходов обогащения бурого угля путем добавления к ним полученной жидкой смеси штаммов с последующим перемешиванием и высушиванием приготовленной смеси в течение не менее 2,5 суток при комнатной температуре, при этом отходы обогащения бурого угля и предварительно подготовленную смесь штаммов берут соответственно в соотношении, мас.%: 40-50:50- 60. Изобретение позволяет повысить в биопрепарате содержание гуминовых, карбоновых, аминокислот и полисахаридов при минимальных затратах и сроков его изготовления.

Однако, для получения сухого биопрепарата требуется значительное время- 4-5 часов и значительные затраты. К тому же сухой биопрепарат теряет свои свойства с течением времени и через год не пригоден к употреблению Сухой препарат не может служить инокулятом для последующего цикла его получения. Каждый раз нужно в течении 4-5 суток получать новый биопрепарат такого же состава.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является способ получения гуминово-минерального реагента (RUN°25226l6, от 05.10.2012, опубл. 20.07.2014 Бюл. No 20), Изобретение относится к области экологии и природовосстановления, в частности к препаратам гуминовых веществ из природных органических субстратов, их получению и использованию для очистки загрязненных грунтов. Гуминово-минеральный реагент получают смешиванием гумифицированного органического сырья с раствором гидроксида щелочных или щелочно-земельных металлов с последующей экстракцией. Экстракцию гуминовых веществ проводят при 165-220°С и давлении 1,8-2, 5 МПа с одновременной подачей воздуха с расходом не более 5 литров в минуту на 10 кг сырья в течение не более 3 часов. Полученный реагент содержит гуминовые кислоты и/или их соли, смесь минеральных компонентов, включающую оксид железа, оксид натрия, оксид магния, оксид алюминия, оксид кальция, и менее 1,5 мас.% примесей. Изобретение позволяет получить новый экологически и экономически эффективный гуминово-минерального реагент с высоким выходом из органических отходов, использование которого обеспечивает эффективную очистку загрязненных грунтов, и ускорить процессы рекультивации.

Способ использования гуминово-минерального реагента для очистки загрязненных грунтов, заключающийся в интенсивном рыхлении и внесении в подготовленный для очистки грунт сорбента и химмелиоранта, интенсивном поливе дождеванием и последующем посеве фитомелиорантов.

Однако в этом способе необходимо интенсивное рыхление заражённой почвы, а без дополнительного внесения микроорганизмов процесс восстановления почвенного биоценоза будет продолжительным. Нарушение концентрации гумино-минерального реагента при поливе водой, в связи с высоким PH, может привести к угнетению роста растений. Задачей заявляемого изобретения является разработка технологии биологической ремедиации загрязненных почв, обеспечивающая наименьшие затраты на изготовление.

Техническим результатом предлагаемого способа является эффективность обработки и снижение степени деконтаминации от высокой степени загрязнения до уровня ПДК, сохранение почвенного биоценоза и восстановление плодородия почв, улучшение экологии в промышленных городах и восстановление нарушенных земель, возвращение их в сельскохозяйственный оборот.

Поставленная задача достигается тем, что в способе ремедиации загрязненных земель, заключающийся в поливе и внесении соответствующего вида биореагента на глубину в подготовленный для очистки грунт, причем, ремедиацию осуществляют в 2 этапа: на первом этапе на заражённом участке делают щелевидные или круглые отверстия до глубины 25 см, поливают водой, затем через 5-6 часов этот участок поливают биореагентом в виде гумусосодержащей суспензии в количестве до 400 г. на кг. почвы, содержащей штаммы: Acinetobacter calcoaceticus ВКПМ В-4883, Pseudomonas denitrificans ВКПМ - 4884, -Pseudomonas sp."longa", ВКПМ В-4885, Rhodococcus erythropolis, взятых в количестве (6- 8) · 10 9 , (3 -4) · 10 9 (2-3) · 10 9 , (1-2) ·10 9 клеток на 1 л раствора соответственно, при соотношении масс.%.4,8: 2.4 : 1,7 : 1,0, затем заражённый участок земли поливают водой и на втором этапе через 8-10 дней, вносят половину первоначальной дозы концентрата гумусосодержащей суспензии, после внесения второй, уменьшенной дозы гумусосодержащей суспензии продолжают полив водой в течении 14 дней. Расстояние между щелевидными или круглыми отверстиями составляет 8-10 см.

Для достижения указанного технического результата в способе получения биопрепарата для очистки и восстановления плодородия почвогрунтов, загрязненных нефтепродуктами, на основе наполнителя и бактериальных культур, согласно изобретению, готовят смесь из жидких бактериальных культур, в качестве которых берут штаммы: Acinetotbacter calcoaceticus ВКПМ-4883. штамм, Pseudomonus denitrificans ВКПМ 4884, штамм, Pseudomonus sp. "longa" ВКПМ-4885, штамм и , Rhodococcus erythropolis взятых в количестве (6-8) ·10 9 , (3-4) · 10 9 . (2 -3) ·10 9 . (1- 2) ·10 9 клеток на

1 литр раствора соответственно , при соотношении , в % 4,8 : 2.4 : 1,7 : 1,0. и окисленных бурых углей, предварительно отсеянных от частиц крупнее 5 мм. Питательная смесь для инокулирования её микроорганизмами состоит из окисленного бурого угля и корректирующих добавок по азоту и фосфору. Указанные бактерии получены путём длительной адаптации ассоциации почвенных микроорганизмов, окисляющих углеродсодержащие субстраты. Штамм Acinetobacter calcoaceticus выращивают в течении 2-х суток, при 28 С на питательном агаре следующего состава: агар- 2%. пептон- 0.5 %. ацетат натрия- 0.5 %, дрожжевой гидролизат- 0. 5 %. диет, вода— остальное. pH- 7.0

Штаммы Pseudomonus denitrificans и Pseudomonus sp. "longa". выращивают в течении 2-х суток при температуре 28 град, на питательном агаре следующего состава: глюкоза- 1 % , дрожжевой гидролизат- 0.5 %, дикалия фосфат- 0,1 % , диаммонийфосфат - 0,1% , сульфат магния- 0. 05 % , хлористый кальций - 0. 01 % , агар - 2 %,. сернокислое железо и хлористый натрий— следы остальное дистиллированная вода, рн- 7,0 .

Штамм Rhodococcus erythropolis выращивают на сусле -агаре ,MPA . на среде Раймонда, в течении 22 часов, температуре 28-32 град., pH-6,8 -7,2 Совместно штаммы обладают высокой ферметационной способностью разложения углеродсодержащих субстратов, в том числе и сажистых бурых углей.

С выращенных колоний микроорганизмов на питательном агаре проводят смыв дистиллированной водой сырой биомассы в сосуд для ферментации, предварительно определив количество клеток под микроскопом. Затем питательную смесь , состоящую из сажистых бурых углей с добавками, микро и макро-элементами в составе сажистых углей, иннокулируют смесью штаммов бактерий, в соотношении 4,8 :2,4 : 1,7,: 1,0 , при активнм перемешивании, в присутствии кислорода воздуха, добавлением воды и темп. 20- 25 град., в течении 25- 28 часов, до достижения в этой смеси количества штаммов тамм N° 10, Pseudomonus denitrificans ВКПМ 4884, , Pseudomonus sp. "longa" BKPM- 4885, и , Rhodococcus erythropolis, взятых в количестве (6-8) 10 9 , (3-4) 10 9 . (2 -3) 10 9 . (1- 2) 10 9 клеток на 1 литр раствора соответственно, при соотношении, в масс % 4,8 : 2.4 : 1,7 : 1,0.

Все указанные штаммы, используемые в заявляемом способе ремедиации загрязненных земель: Acinetobacter calcoaceticus ВКПМ В-4883, Pseudomonas denitrificans ВКПМ - 4884, -Pseudomonas sp ."longa", ВКПМ В-4885, задепонированы в БРЦ ВКПМ, являются жизнеспособными, прилагаем копии удостоверений.

Rhodococcus erythropolis не является новым, его известность подтверждается в статье Политематического сетевого электронного научного журнала Кубанского государственного аграрного университета 2012 г. УДК 579.6.

В статье рассмотрены биотехнологические свойства нефтеокисляющего штамма Rhodococcus erythropolis В2, позволяющие использовать его как основу для биопрепарата: деструктивный потенциал по отношению к углеводородам, характеристики роста на различных средах, продукция фитогормонов и биоПАВ, адгезивная и флотационная активность, испытания в лабораторный и полевых условиях.

Кроме того, штамм Rhodococcus erythropolis В2 использован в SU 1805097_от 06.12.1991г. Заявитель Уфимский нефтяной институт

«Штамм бактерий Rhodococcus eryTHropolis, используемый для очистки воды и почвы от нефти и нефтепродуктов» входит в следующие категории Rhodococcus erythropolis М 2 ВКМ АС1339Д остается активным и в почве. В результате исследований выявлено биоразложение нефти . через 40 суток количество нефти и нефтепродуктов после культивированиясоставляет76, В контроле- 55 40 суток культивирования уменьшается естественная убыль нефти составляет 0,01 . 3 до 1, а после 60 суток до 0,21 ге.

Ремедиацию зараженных земель проводят в два этапа:

На первом этапе, на заражённом участке делаются щелевидные или круглые отверстия до глубины 25 см зараженной почвы растворимыми солями фтора, превышающими ПДК в 1,5 -5,0 и более раз, поливается водой, которая проникает через проделанные отверстия или щели по всему объёму почву. Затем через 5-6 часов этот участок поливают биореагентом в количестве до 400 гр. на кг. почвы. При этом происходит взаимодействие растворимых солей фтора с гуминовыми кислотами в нерастворимые комплексы. Затем заражённый участок земли поливается водой.и через 8- 10 дней исследуют зараженность грунта перед вторым этапом обеззараживания. Затем вносится половина первоначальной дозы концентрата гумусосодержащей суспензии, состоящая из штаммов :

Acinetotbacter calcoaceticus ВКПМ-4883, Pseudomonus denitrificans ВКПМ 4884, , Pseudomonus sp. "longa" ВКПМ-4885, и , Rhodococcus erythropolis, взятых в количестве (6-8) ·10 9 (3- 4) · 10 9 , (1.5-2) · 10 9 (1- 1.5) · 10 9 , ( 0.5- 1,5) 10 9 клеток на 1 л раствора соответственно, при соотношении 4,8 : 2.4 : 1,7 : 1,0. Основная часть растворимых солей фтора взаимодействовала с водорастворимыми гуминовыми кислотами, количество которой уменьшилось на создание нерастворимых комплексов основного количества растворимых солей фтора и на связывание солей тяжёлых металлов и др. загрязнителей, а так же часть растворимых гуминовых кислот будет просачиваться в нижележащие горизонты, не успевая связывать растворимые соли фтора. После внесения второй, уменьшенной дозы гумусосодержащей суспензии продолжается постоянный полив водой в течении 14-16 дней, до содержания в почве растворимых солей фтора до ПДК-10 мг/кг почвы и содержания солей фтора не более 10- 15 мг на кг почвы.

Расстояние между щелевидными или круглыми отверстиями составляет 8-10 см. Это обосновывается тем, что в зависимости от состава грунта проникновение биореагента различно и практические исследования показали, что оптимальным является 4-5 см по горизонтали.

Результаты и дозы внесения биореогента, сведены в таблицу

Таблица

Зависимость содержания водорастворимых солей фтора от дозы внесения биореагента

Предлагаемый способ ремедиации загрязненных земель обеспечивает эффективность обработки и снижение степени деконтаминации от высокой степени загрязнения до уровня ПДК, сохранение почвенного биоценоза и восстановление плодородия почв.