 |
Пример расчета нормы извести
|
|
|
|
Кафедра кадастра недвижимости и геодезии
ОПД.В.04 РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЗЕМЕЛЬ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к практическому занятию № 3 по теме:
«Рекультивация почв, засоленных и осолонцованных при загрязнении нефтепромысловыми сточными водами (НСВ)»
Специальность 120301 Землеустройство
Уфа 2012
УДК 631.4
ББК 40.3
М 54
Рассмотрены и обсуждены на заседании кафедры кадастра недвижимости и геодезии (протокол № от 2012 года)
Рекомендованы к изданию методической комиссией факультета землеустройства и лесного хозяйства (протокол № от 2012 года)
Составитель: доцент, к.с.-х.н. Минниахметов И.С.
Рецензент: к.с.-х.н., доцент кафедры земледелия и почвоведения
Гайсин В.Ф.
Ответственный за выпуск: зав. кафедрой кадастра недвижимости и
геодезии, к.с.-х.н., доцент Ишбулатов М.Г.
г. Уфа, БГАУ, кафедра кадастра недвижимости и геодезии
РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ПОЧВ, ЗАСОЛЕННЫХ И
ОСОЛОНЦОВАННЫХ ПРИ ЗАГРЯЗНЕНИИ
НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫМИ СТОЧНЫМИ ВОДАМИ (НСВ)
Цель занятия: научиться разрабатывать системы мероприятий по рекультивации засоленных и загрязненных НСВ земель;
дать студентам знания:
— по известкованию почвы; изучить методы и расчеты норм известкования почвы;
— по гипсованию почвы; изучить методы и расчеты норм гипсования почвы;
— по засолению почв, промывке почв; изучить методы и расчеты промывной нормы при засолении почвы.
Материалы и оборудования: для успешного выполнения задания необходимо наличие калькулятора.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Нефть находится в природе и при добычи извлекается с сопутствующими водами и природными газами. НСВ образуются из пластовых и производственных сточных вод. Пластовые, т.е. извлекаемые вместе с нефтью, подземные воды составляют до 80—95% общего объема всех стоков и тем самым прежде всего они определяют свойства НСВ (Гайнутдинов и др., 1982).
|
|
|
Главная причина загрязнения почв НСВ — аварийные порывы трубопроводов из-за высокой их коррозийной активности.
Сточные воды нефтяных месторождений весьма высокоминерализованные, их минерализация в зависимости oт месторождения, технологической схемы добычи нефти и времени года заметно колеблется. Как правило, в НСВ содержание Na+ составляет 30—35% от общего количества ионов, Са2+ и Mg2+ в сумме содержится 5—15%, т.е. содержание Na+ во всех случаях значительно превышает количество Са2+ и Mg2+. Из анионов преобладает Cl- (50%), на долю HCO3- и SO42- приходится менее 1% суммы ионов. Поскольку содержание Na+ в составе НСВ превышает сумму Са2+ и Mg2+, то загрязнение почвы не только засоляется, но и осолонцовывается.
Техногенное (ТГ)-засоление — процесс накопления водорастворимых солей в почве приводящий к образованию техногенных солончаков.
Повышение содержания солей натрия в почвах приводит к насыщению поглощающего комплекса ионами натрия путем вытеснения из него других катионов.
Этот процесс приводит к ТГ-осолонцеванию почв. Почвенные частицы насыщенные натрием теряют агрегатное состояние вследствие гидратации иона натрия. Коллоиды, обогащенные натрием, обладают способностью удерживать на своей поверхности воду, сильно набухают, приобретают устойчивость против коагуляции и значительную подвижность. При этом резко возрастает так же растворимость органических и минеральных соединений почвы в результате появления щелочной реакции. К солонцовым относят почвы с содержанием обменного натрия более 5% от суммы обменных катионов или емкости поглощения.
Процесс деградации ТГ-солонцов приводит к их посттехногенному осолодению, при котором в верхних горизонтах последних происходит распад минеральных коллоидов. Освобождающийся кремнезем накапливается в аморфной форме, растворимый в щелочах. Остальные продукты распада минеральных коллоидов выносится глубже, частично накапливаясь в иллювиальном горизонте.
|
|
|
Методические положения
Методы рекультивации
Загрязнение НСВ приводит к быстрой потере продуктивности или полной деградации почв при гибели растительного покрова.
Засоленные почвы классифицируют по степени засоления (см. таблица 1) и осолонцованности почв (см. таблица 2).
Таблица 1 Классификация почв по степени засоления
| Степень засоления | Сухой остаток, % |
| Незасоленные | < 0,3 |
| Слабозасоленные | 0,3—0,5 |
| Среднезасоленные | 0,5—1,0 |
| Сильнозасоленные | 1,0—2,0 |
| Очень сильно засоленные | 2,0—3,0 |
| Солончаки | > 3,0 |
Таблица 2 Оценка степени осолонцованности почвы по содержанию обменного натрия (в % от емкости поглощения)
| Степень осолонцованности | Содержание обменного натрия | |
| гумусные почвы | малогумусные почвы | |
| Слабая | 5-10 | 3-5 |
| Средняя | 10-15 | 5-10 |
| Сильная | 15-20 | 10-15 |
| Очень сильная | > 20 | > 15 |
При разработке методов рекультивации загрязненных НСВ почв необходимо учитывать реальную стадию их ТГ-трансформации.
Рекультивация загрязненных НСВ почв предусматривает, прежде всего, их рассоление и рассолонцевание. В практике рекультивации таких почв, используются методы, принятые для мелиорации природных засоленных и осолонцованных почв — химический, физический, биологический и гидротехнический.
Химический метод мелиорации
Радикальным приемом рассолонцевания почв является химическая мелиорация, т.е. внесение в почву кальцийсодержащих или кислотных веществ с целью нейтрализации свободной соды и замены поглощенного натрия ионами кальция.
К веществам применяемым при химической мелиорации относятся:
1) растворимые соли кальция — хлористый кальций (СаCl2) и гипс (СаSO4*2H2O);
2) слаборастворимые соединения кальция — известь (СаСО3);
3) кислотные вещества — серная кислота (H2SO4), сера (S), сульфат железа (FeSO4) и т.д.
Гипсование почвы
Гипсование почвы, внесение в почву гипса (СаSO4*2Н2О) для устранения избыточной щелочности, вредной для многих сельскохозяйственных растений; способ химической мелиорации солонцов и солонцеватых почв. Гипсование основано на замене натрия, поглощенного почвой, кальцием, в результате чего улучшаются её неблагоприятные физико-химические и биологические свойства и повышается плодородие. Дозы гипса (устанавливают по количеству натрия в корнеобитаемом слое почвы, который необходимо заместить кальцием) от 3—4 до 10—15 т/га, наибольшие — на содовых солонцах. Гипс вносят в 2 приёма: перед вспашкой и после неё под культивацию. На солонцеватых почвах, содержащих меньшее количество натрия, чем солонцы, гипс (3—4 ц/га) вносят в рядки вместе с семенами. Гипсование почвы проводят в комплексе с агротехническими мероприятиями: глубокая вспашка (на 40—50 см) с перемешиванием солонцового слоя (это даёт возможность переместить гипс, содержащийся в подпахотном слое, в пахотный слой), орошение, внесение органических удобрений, снегозадержание и задержание талых вод, посев многолетних трав.
|
|
|
Для гипсования почвы применяют в основном сыромолотый гипс (из природных залежей), фосфогипс — отходы производства удобрений, отходы содовой промышленности. Продолжительность перехода солонцов под действием гипса в культурную почву, т. е. мелиоративный период, 8—10 лет в неорошаемых условиях и 5—6 лет при орошении. На орошаемых землях эффективность гипсования почвы повышается.
Известкование почв
Известкование почв — внесение в почву извести и др. известковых удобрений для устранения избыточной кислотности, вредной для многих сельскохозяйственных растений; способ химической мелиорации кислых почв. Известкование почв основано на замене в почвенном поглощающем комплексе ионов водорода и алюминия ионами кальция и магния. При известковании в результате нейтрализации кислотности почвы и увеличения содержания кальция усиливается жизнедеятельность полезных микроорганизмов (например, клубеньковых бактерий, микроорганизмов, минерализующих органические остатки и перегной) и почва обогащается доступными для растений элементами питания, улучшаются её физические свойства (структура, водопроницаемость и др.). Известкование почвы широко применяют на подзолистых, дерново-подзолистых и некоторых торфяных почвах, реже на серых лесных почвах и краснозёмах.
|
|
|
На подзолистых почвах при рН их в солевой вытяжке менее 4,5 необходимо известкование почвы под все сельскохозяйственные культуры;
при рН 4,5—5,0 — под все культуры, кроме люпина;
при рН 5,1—5,5 — под культуры, очень чувствительные к кислотности (свёкла, капуста, лук, чеснок, клевер, люцерна, смородина), нуждающиеся в слабокислой и близкой к нейтральной реакции (брюква, турнепс, вика, фасоль, кукуруза, пшеница, ячмень, огурцы, яблоня, вишня) и переносящие умеренную кислотность, но повышающие урожай при внесении высоких доз извести (овёс, рожь, тимофеевка, гречиха);
при рН 5,6—6,0 — только под свёклу и люцерну;
при рН более 6,0 почву известковать не следует.
Известковые материалы (удобрения) получают размолом или обжигом твердых известковых пород (известняка, доломита, мела) или используют мягкие известковые породы (известковые туфы, мергель и т.д.), не требующие размола, и отходы промышленности (сланцевая зола, дефекат и т.д.), богатые известью.
Вычисление дозы извести
Дозу извести рассчитывают по гидролитической кислотности. Для этого необходимо знать массу пахотного слоя на 1 га. Для нейтрализации 1 кг обменного водорода требуется 50 кг СаСО3, поскольку молярная масса эквивалента карбоната кальция (1/2 СаСО3) равна 50.
Расчет проводят по формуле:
Д = Нr * h * dv * 50 / 1000;
где, Д — доза извести (т/га) СаСО3,
Нr — гидролитическая кислотность (мг-экв/100 г почвы);
h — мощность пахотного слоя (см);
dv — плотность почвы (г/см3);
50 — молярная масса эквивалента карбоната кальция (г/моль).
Вычисление дозы извести можно упростить. Для вычисления нормы извести (в тоннах СаСО3 на 1 га) умножают величину гидролитической кислотности (Нr), выраженную в мг*экв. на 100 г почвы, на коэффициент 1,5.
Норма СаСО3 = Нr * 1,5.
Указанная формула получается в результате следующих расчетов. Для нейтрализации 1 мг*экв. кислотности (ионов Н+) на 100 г почвы требуется 1 мг*экв., или 50 мг СаСО3, а на 1 кг — 500 мг СаСО3; умножив эту величину на массу пахотного слоя одного гектара почвы (3 000 000) и разделив на 1 000 000 000 (для пересчета миллиграммов в тонны), получим:
норма СаСО3 = Нr * 500 * 3 000 000 / 1 000 000 000 = Нr * 1,5.
Когда в качестве известкового удобрения пользуются гашеной известью — Са(ОН)2, дозу извести, вычисленную для СаСО3, умножают 1,11;
для расчета доз едкой извести (СаО) коэффициент равен 0,84.
|
|
|
Пример расчета нормы извести
Почва — темно-серая лесная тяжелосуглинистая.
Площадь известкования (загрязнения) — 5 га.
Нr = 5 мг/100 г почвы.
Норма СаСО3 = 5 * 1,5 = 7,5 т/га.
Общее количество извести, необходимое для внесения:
Добщ = 7,5 т/га * 5 = 37,5 т.
|
|
|
