Зниження техногенного навантаження на навколишнє середовище при застосуванні азотних добрив з фосфоровмісним покриттям

Abstract

Дисертаційна робота присвячена вирішенню науково-практичного завдання щодо зниження техногенного забруднення довкілля завдяки розробленню і впровадженню екологічно безпечних органо-мінеральних добрив із застосуванням як сировини українських фосфоритів і торфу. Проведений аналіз способів підвищення ефективності використання азоту добрив засвідчив, що їх капсулювання мінеральними і природними компонентами з модифікуванням їх органічною складовою дозволяє мінімізувати екологічну небезпеку від забруднення довкілля нітратами, важкими металами та радіонуклідами. Оптимізовано й експериментально апробовано склад фосфатовмісної оболонки на основі амонізованого суперфосфату і гумату кальцію, який комплексно знижує швидкість дифузії поживних елементів капсульованих гранул карбаміду. Експериментально досліджено особливості одержання суперфосфату з фосфат-глауконітового концентрату Карпівського родовища, який характеризується високим значенням засвоюваного Р2О5, сульфатно-кислотним способом. Розроблено математичну модель кінетики вимивання водорозчинного азоту з капсульованої гранули, яка дозволяє розрахувати зміну концентрації азоту, що вимивається з різних видів добрив у часі. Розроблено технологічну схему процесу одержання фосфатовмісного покриття на гранулах азотних добрив і проведено її апробацію в дослідно-промислових умовах. За результатами агрохімічних випробувань виявлено, що досліджені марки добрив із покриттям на основі суперфосфату забезпечили достовірно встановлений приріст біомаси проростків ячменю порівняно з абсолютним контролем та іншими видами добрив. Установлено, що за технологією локального окультурення грунтів норми внесення капсульованих добрив можна скоротити в 2–3 рази, що дозволяє зменшити агрогенне навантаження на грунтовий шар. Здійснене еколого-економічне оцінювання зниження техногенного навантаження на довкілля під час застосування нових видів добрив за допомогою розрахунку коефіцієнтів небезпечності й екологічності капсульованих добрив показує, що розроблений склад добрива можна віднести до екологічно безпечних добрив.

Диссертация посвящена решению научно-практической задачи по снижению техногенного загрязнения окружающей среды за счет разработки и внедрения экологически безопасных органо-минеральных удобрений с применением в качестве сырья украинских фосфоритов и торфа. Проведенный анализ способов повышения эффективности использования азота удобрений показал, что их капсулирование минеральными и природными компонентами с модифицированием их органической составляющей позволяет минимизировать экологическую опасность от загрязнения окружающей среды нитратами, тяжелыми металлами и радионуклидами. Оптимизирован и экспериментально апробирован состав фосфорсодержащей оболочки на основе аммонизированного суперфосфата и гумата кальция, который комплексно снижает скорость диффузии питательных элементов капсулированных гранул карбамида. Экспериментально исследованы особенности получения суперфосфата из фосфат-глауконитового концентрата Карповского месторождения, который характеризуются высоким значением усвояемого Р2О5, сульфатно-кислотным способом. Разработана математическая модель кинетики вымывания водорастворимого азота из капсулированной гранулы, позволяющей рассчитать изменение концентрации азота, вымываемой из различных видов удобрений во времени. Разработана технологическая схема процесса получения фосфорсодержащего покрытия на гранулах азотных удобрений и проведена ее апробация в опытно-промышленных условиях. По результатам агрохимических испытаний выявлено, что исследованные марки удобрений с покрытием на основе суперфосфата обеспечили достоверно установленный прирост биомассы проростков ячменя по сравнению с абсолютным контролем и другими видами удобрений. Установлено, что по технологии локального окультуривания почв нормы внесения капсулированных удобрений можно сократить в 2–3 раза, что позволяет уменьшить агрогенную нагрузку на почвенный слой. Проведенная эколого-экономическая оценка снижения техногенной нагрузки на окружающую среду при применении новых видов капсулированных удобрений путем расчета коэффициентов безопасности и экологичности показывает, что разработанный состав удобрения можно отнести к экологически безопасным удобрениям.

The dissertation is devoted to solving the scientific and practical problem of reducing man-made chemical pollution of the environment through the development and introduction of environmentally safe organo-mineral fertilizers with the use of raw materials of Ukrainian phosphorites and peat. The analysis of ways of increasing the nitrogen fertilizer use efficiency showed that their encapsulation with mineral and natural components with modification of their organic component allows to minimize environmental risk from environmental pollution by nitrates, heavy metals and radionuclides. The composition of the phosphate-containing shell based on ammoniated superphosphate and calcium humate, which comprehensively reduces the diffusion rate of the nutrient elements of the encapsulated urea granules, was optimized and experimentally tested. The peculiarities of obtaining the superphosphate from the phosphate-glauconite concentrate of the Karpivskyi deposit, characterized by high digestible P2O5 value, have been experimentally investigated in the sulfate-acid method. A mathematical model of the kinetics of water-soluble nitrogen leaching from a capsule granule was developed, that allows to calculate the change in the concentration of nitrogen leached from different types of fertilizers over time. The technological scheme of the process of obtaining the phosphate-containing coating on granules of nitrogen fertilizers has been developed and its testing has been carried out in experimental and industrial conditions. According to the results of agrochemical tests, it is revealed that the investigated brands of superphosphate-coated fertilizers provided a well-established increase in the biomass of barley seedlings compared to absolute control and other types of fertilizers. It is established that by the technology of local cultivation of soils the rate of application of encapsulated fertilizers can be reduced by 2–3 times, which allows to reduce the agrogenic load on the soil layer. An ecological and economic assessment of the reduction of technogenic load on the environment in the application of new types of fertilizers by calculating the hazard coefficient and environmental factor of encapsulated fertilizers shows that the developed composition of fertilizers can be attributed to environmentally safe fertilizers.