Уханёва М.
И., асп., Хоботова Э. Б., д.х.н.
Харьковский
национальный автомобильно-дорожный университет
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ УТИЛИЗАЦИИ ФОСФОГИПСА В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ
Основным источником загрязнения окружающей
среды в районах размещения производств минеральных удобрений на территории
Украины (города Армянск, Сумы, Ровно) является фосфогипс. Фосфогипс –
многотоннажный малоутилизированный твёрдый отход производства экстракционной
фосфорной кислоты. Известно, что в результате
сернокислотного экстракционного процесса, который наиболее распространен в
производстве минеральных фосфорных удобрений, на 1 т готового продукта (P2O5)
приходится около 5 т фосфогипса (CaSO4·nH2O +
1,4 % P2O5).
В существующих технологиях производства
удобрений недостаточно внимания уделяется очистке сырья от токсичных
элементов-примесей, поэтому в твёрдых отходах могут содержаться F, As, Sr, U, тяжёлые
металлы и редкоземельные элементы. Они отрицательно влияют на качество почв и в
целом на окружающую среду. Загрязнение окружающей среды комплексом
сопутствующих соединений вызывает их накопление в поверхностных и почвенных
водах и в сельскохозяйственных культурах.
Для сельского хозяйства
большая проблема заключается в привлечении солонцовых почв в
сельскохозяйственный оборот. Наиболее эффективным методом обессоливания
солонцов является гипсование. Для этих целей может быть использован фосфогипс. Использование фосфогипса в качестве вторичного сырья
вместо природного гипса даёт возможность решить значительную часть
экологических проблем производства минеральных удобрений.
Целью работы
являлось исследование возможности утилизации фосфогипса в сельском хозяйстве
для гипсования почв.
Исследование проводилось на
щелочных светло-каштановых и солонцовых почвах Херсонской области. Внесение
фосфогипса в верхний горизонт почвы в количестве 10 т·га-1
осуществляли в начале вегетационного сезона. В первый год на экспериментальном
участке не производили посев растений, во второй год был снят урожай суданской
травы (Sorgum sudanense). Состояние почв и растений оценивали по результатам
второго экспериментального года.
Отбор проб почв производили из
верхнего горизонта (0-20 см). Анализы
отобранных образцов выполнены в радиологических и токсикологических
лабораториях областной СЭС г. Харькова с помощью нейтронно-активационного,
рентгенофлуоресцентного, атомно-абсорбционного и потенциометрического (с
применением ионселективных электродов) методов. Анализ образцов проводили по
стандартным методикам с использованием отечественных и международных
стандартных образцов.
Солонцы отличаются достаточно высоким уровнем накопления макро- и
микроэлементов. Согласно экспериментальным данным, приведенным в табл. 1, экологическую опасность могут
представлять F, S, As, Sr и Sb. Редкоземельные элементы, влияние которых на окружающую
среду мало изучено, в принципе могут в силу своих специфических
физико-химических свойств вызывать непредусмотренные изменения в подвижности
токсичных химических элементов, находящихся в почве.
Анализ полученных результатов показывает, что F, Na, S, As, Br, Sb и Th
имеют явную тенденцию к вымыванию, а P, K, Fe, Sr и редкоземельные элементы
имеют заметную тенденцию к накоплению в светло-каштановой и солонцовой почве. В
суданской траве отмечается некоторое накопление P, K, Ca, редкоземельных элементов и
вынос Na, Co и Br при общем повышении урожайности в 1,5-1,9 раза.
Таким образом, можно утверждать, что
агрохимическая обработка почв солонцового комплекса фосфогипсом имеет своё
положительное действие и является достаточно перспективным приёмом мелиорации.
Таблица 1 – Среднее содержание
химических элементов в почве и суданской траве при мелиорации фосфогипсом
|
Элемент |
Светло-каштановая почва |
Солонец
|
||||||
|
Содержание в почве |
Содержание в растении |
Содержание в почве |
Содержание в растении |
|||||
|
Контроль (n = 10) |
После внесения фосфогипса (n = 30) |
Контроль (n = 10) |
После внесения фосфогипса (n = 30) |
Контроль (n = 10) |
После внесения фосфогипса (n = 30) |
Контроль (n = 10) |
После внесения фосфогипса (n = 30) |
|
|
Содержание, % |
||||||||
|
F |
0,03 |
0,01 |
<0,01 |
<0,01 |
0,03 |
0,01 |
<0,01 |
<0,01 |
|
Na |
1,0 |
0,89 |
0,06 |
0,02 |
1,3 |
0,92 |
0,08 |
0,02 |
|
P |
0,03 |
0,09 |
0,20 |
0,25 |
0,03 |
0,07 |
0,20 |
0,24 |
|
S |
0,10 |
0,09 |
<0,01 |
<0,01 |
0,03 |
0,03 |
<0,01 |
<0,01 |
|
K |
1,6 |
1,9 |
3,0 |
3,0 |
1,2 |
1,9 |
2,5 |
2,9 |
|
Ca |
2,1 |
1,9 |
0,5 |
0,7 |
2,3 |
2,0 |
0,4 |
0,5 |
|
Fe |
2,8 |
3,6 |
0,02 |
0,02 |
2,7 |
3,7 |
0,02 |
0,03 |
|
Содержание, мг·кг-1 |
||||||||
|
Sc |
13 |
16 |
0,1 |
0,1 |
17 |
15 |
0,1 |
0,1 |
|
Cr |
120 |
150 |
0,7 |
0,9 |
140 |
150 |
1,4 |
0,8 |
|
Co |
23 |
20 |
0,6 |
0,4 |
21 |
19 |
0,8 |
0,5 |
|
As |
7,4 |
6,1 |
<0,1 |
<0,1 |
8,4 |
7,3 |
<0,1 |
<0,1 |
|
Br |
9,8 |
6,4 |
160 |
80 |
9,7 |
5,1 |
140 |
120 |
|
Sr |
160 |
260 |
<50 |
<50 |
150 |
250 |
<50 |
<50 |
|
Sb |
3,1 |
2,8 |
0,1 |
<0,05 |
3,9 |
2,6 |
0,1 |
0,1 |
|
La |
24 |
41 |
0,1 |
0,2 |
28 |
41 |
0,1 |
0,2 |
|
Ce |
53 |
68 |
0,2 |
0,3 |
62 |
82 |
0,2 |
0,3 |
|
Sm |
5,1 |
9,7 |
0,02 |
0,03 |
5,9 |
9,6 |
0,03 |
0,03 |
|
Th |
1,2 |
9,1 |
0,1 |
0,1 |
13 |
9,4 |
0,1 |
0,1 |