СОСТАВ ДЛЯ ВРЕМЕННОЙ МАРКИРОВКИ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
COMPOSITION FOR TEMPORARY MARKING OF VEGETATION METHOD FOR PRODUCTION THEREOF

Группа изобретений относится к области сельского хозяйства, защиты окружающей среды, а также к химической промышленности, в частности - к составам для временного нанесения на растительный покров земной поверхности временной разметки, например двух или более точек, с целью контроля расстояния между этими точками, к составам, которые при таком нанесении благоприятно бы влияли на рост и общие характеристики растительного покрова земной поверхности, а также к способам получения таких составов.
Известен способ временного разграничения регулирующих дистанций в спорте, в котором на месте спортплощадки распыляется пенящая композиция, в состав которой входит регулятор пены (ПАВ), стабилизатор пены, пропеллент и красящий пигмент.(RU 2258076 С2, «Способ временного разграничения регулирующих дистанций в спорте и применение пенящейся водной композиции», МПК C09K 3/30, C09D 5/02, опубл. 10.08.2005). Недостатками применяемой в указанном способе композиции является то, что используемые в композиции ПАВ негативно влияют на качество и рост растительного покрова, сильно его высушивая, а также краска, входящая в состав красящего пигмента, негативно влияет на растительный покров в целом.
Техническая задача, на решение которой направлена заявленная группа изобретений, состоит в создании и получении такого состава для временной маркировки растительного покрова земной поверхности, который бы сохранял свою видимость на поверхности земли в любую погоду, и даже при условии возникновения осадков, а также благоприятно влиял на почву и растительность, на которые он наносится.
Технический результат, на достижение которого направлена заявленная группа изобретений, состоит в повышении эффективности заявленного состава, а также в положительном влиянии его на окружающую среду, то есть в повышении его экологичности.
Указанный технический результат достигается путем получения состава для временной маркировки растительного покрова земной поверхности, включающего в себя алкилполиглюкозид в качестве пенообразующего компонента, окись амина в качестве стабилизатора пены, суспензию культуры Pseudomonas putida sp., углеводородный пропеллент и воду при следующем процентном соотношении компонентов (%, масс.):
Алкилполиглюкозид
32-42
Окись амина
0,01-0,09
Суспензия культуры pseudomonas putida sp.
(культуральная жидкость после ферментации)
0,1-10,0
Углеводородный пропеллент
3,0-7,0
Вода до
100,
при этом суспензия культуры Pseudomonas putida sp. получена путем аэробной ферментации культуры Pseudomonas putida sp. в течение 48 часов при температуре 28-30°C с применением пропантриола-1,2,3 в качестве субстрата.
Кроме того, указанный технический результат достигается за счет разработки способа получения указанного выше состава для временной маркировки растительного покрова земной поверхности, в ходе которого в реакторе для приготовления водных суспензий и эмульсий нагревают воду до 40-45°C, и путем механического перемешивания смешивают ее с добавленным в реактор алкилполиглюкозидом, подвергают полученный водный раствор гомогенизации в течение пяти минут, а затем добавляют в полученный состав окись амина с последующей гомогенизацией раствора в течение трех минут, далее добавляют в полученную композицию раствор лимонной кислоты или гидроксида натрия до достижения показателя pH получаемой смеси от 6,5 до 7,5, а затем путем медленного вливания добавляют в полученный водный раствор суспензию культуры Pseudomonas putida sp., полученную путем аэробной ферментации культуры Pseudomonas putida sp. в течение 48 часов при температуре 28-30°C с применением пропантриола-1,2,3 в качестве субстрата, а затем после получения однородной системы внутри реактора полученный водный состав обезвоздушивают путем отстаивания или вакууминизации и с добавлением углеводородного пропеллента закачивают в аэрозольную упаковку, при этом по возможности добавляют в полученный состав краситель, консервант или парфюмерную композицию.
Сущность заявленного технического решения описана ниже.
С целью временного нанесения на растительный покров земной поверхности разработан состав, основными компонентами которого являются ПАВы, выбранные в качестве пенообразователя и стабилизатора пены, удобрение и вода. В приоритете было создание такого состава, который не просто выполнял бы функцию «маркера», но и не вредил тем почве или растительности, на которые он наносится. Самой оптимальной в этом случае является композиция, компонентный состав которой включает в себя пенообразующий агент, в качестве которого используют неиогенные поверхностно-активные вещества из числа алкилполиглюкозидов, стабилизатор пены, в качестве которого использовалась окись амина, а также удобрение, углеводородный пропеллент и вода.
Заявленный состав получают в реакторе для приготовления водных суспензий и эмульсий, в котором сначала производят нагрев специально подготовленной воды до 40-45°C, добавляют необходимое количество алкилполиглюкозида и при помощи тихоходной мешалки, установленной в реакторе, осуществляют механическое перемешивание воды с указанным ПАВ с последующей гомогенизацией полученной водной смеси в течение пяти минут. А далее добавляют в полученную смесь окись амина в нужном количестве и проводят гомогенизацию полученной смеси в течение трех минут.
Здесь необходимо отметить следующее. Используемая в качестве стабилизатора пены окись амина обладает хорошими стабилизирующими свойствами даже при малых концентрациях. Это очень важно в данном случае, поскольку окись амина сама по себе не имеет положительного влияния на растительность, но при правильном подборе ее содержания в получаемом составе по сравнению с содержанием алкилполиглюкозидов ее негативное воздействие на растительный покров заметно снижается. Что касается алкилполиглюкозидов, данные ПАВ, синтезированные на основе сырья растительного происхождения (глюкоза), подвергаются полному биологическому разложению и оказывают меньшее отрицательное влияние на окружающую среду относительно других видов ПАВ, например - совсем не иссушают почву и растительность, что положительно влияет на рост растительности и продолжительность ее жизни.
Вернемся к процессу приготовления заявленного состава. После проведения гомогенизации водного раствора, включающего окись амина и алкилполиглюкозид, о чем было указано выше, в полученный раствор добавляют раствор лимонной кислоты или гидроксида натрия, пока показатель pH приготавливаемого раствора не достигнет значения 6,5-7,5. Затем путем медленного вливания, при перемешивании тихоходной мешалкой, добавляют в полученную в реакторе смесь суспензию культуры Pseudomonas putida sp., полученную путем аэробной ферментации культуры Pseudomonas putida sp. После получения однородной системы состав обезвоздушивают путем отстаивания и/или вакууминизации, а затем готовый состав помещают в аэрозольную упаковку с добавлением необходимого количества углеводородного пропеллента для создания давления эрозольной упаковки. По необходимости можно добавить в состав краситель, консервант или парфюмерную композицию.
Здесь следует отметить следующее. Использование в качестве одного из основных компонентов заявленного состава микробиологического удобрения, такого как культура Pseudomonas putida sp., имеет свои преимущества. Для заданного состава используют суспензию культуры Pseudomonas putida sp., полученную путем аэробной ферментации культуры Pseudomonas putida sp. в течение 48 часов при температуре 28-30°C с применением пропантриола-1,2,3, используемого в качестве субстрата. При аэробной ферментации культура Pseudomonas putida sp. продуцирует внеклеточные биосурфактанты (биоПАВ), относящиеся к классам гликолипидов и липопептидов, которые в свою очередь обеспечивают, во-первых, дополнительную стабилизацию пены, позволяя снизить массовое количество добавляемых в состав окисей аминов, что способствует повышению экологической составляющей применяемого для временной маркировки состава, не ухудшая его маркировальных свойств, а во-вторых - благотворное влияние культуры Pseudomonas putida sp. на рост и жизнь растительного покрова.
Кроме того, следует обратить внимание на то, что благодаря наличию в составе поверхностно-активных веществ, снижающих поверхностное натяжение водного раствора, содержащего в качестве одного из компонентов удобрение, обеспечивается лучший контакт фаз удобрение-субстрат-растительность.
Как видно из изложенного, благодаря наличию в заявленном составе микробиологического удобрения достигается положительный экологический эффект после применения состава на поверхности растительного покрова. Эффект достигается благодаря увеличению скорости роста зеленой части растения, а также усилению корневой системы. В таблице 1 приведены результаты лабораторных исследований применения заявленного состава на газонной траве (Festuca rubra/Festuca pratensis - 50/50) в сравнении с контрольными образцами.
Для лабораторных исследований были приготовлены следующие составы:
Состав 1 (Образец 1):
Алкилполиглюкозид - 32% масс.;
С12-16 амина оксид - 0,09% масс.;
Пропан (углеводородный пропеллент) - 4,5% масс.;
Вода - 63,41% масс.
Состав 2 (Образец 2):
Алкилполиглюкозид - 32% масс.;
С12-16 (окись амина) - 0,09% масс.;
Суспензия культуры Pseudomonas putida sp.(культуральная жидкость после 48 часов ферментации) - 5% масс.;
Пропан (углеводородный пропеллент) - 4,5% масс.;
Вода - 58,41% масс.
Испытуемые образцы состава были упакованы в алюминиевые баллончики под давлением пропеллента (пропан).
2
2
Газонная трава включала в себя смесь двух многолетних культур Festuca rubra и Festuca pratensis в соотношении 50/50. Посев - 50 г/м. Почва - серая лесная среднесуглинистая. Испытуемые составы наносились на скошенный газон высотой 4-4,5 см (после первого периода вегетации). Образцы составов наносились однократно, равномерно по всей площади растительного покрова. Контрольный образец не обрабатывался ни одним из составов. Температура комнатная (19-22°C), естественное освещение. Полив производился каждые трое суток, при этом исследования проводились три раза. Оценку проводили по двум показателям: средний вес зеленой части растения, приведенная к площади, в кг/м (урожайность), средняя длина корня - в см.
Анализ данных, приведенных в таблице 1, показывает, что средний вес зеленой части растения на образцах, обработанных составом 1, меньше среднего веса контрольного образца на 22,1% и 24,3% на десятые и двадцатые сутки соответственно, длина корня - меньше на 15,9% и 21,1%. В то же время на образце, обработанном составом 2, отмечено увеличение веса зеленой части на 32,2% и 40,2%. Увеличение длины корня составило 21,4% и 22,6% на десятые и двадцатые сутки соответственно.
Разработанный состав с включением микробиологического удобрения позволяет не только нивелировать негативное влияние составов на основе ПАВ, но благоприятно влияет на скорость роста растения.
Ниже представлены результаты исследований составов с различным содержанием указанных выше компонентов.
Состав 3, содержание которого составляет: алкилполиглюкозид - 32% масс., С12-16 оксид амина - 0,05% масс., культуральная жидкость культуры Pseudomonas putida sp. - 5% масс., углеводородный пропеллент (пропан) - 5% масс., вода - остальное, позволяет обеспечить хорошо видимую, устойчивую в течение 100-240 секунд временную маркировку в погодных условиях без осадков.
Состав 4 с содержанием алкилполиглюкозид - 42% масс., С12-16 оксид амина - 0,09% масс., культуральная жидкость культуры Pseudomonas putida sp. - 10% масс., углеводородный пропеллент (пропан) - 5% масс., вода - остальное, обладает повышенным пенным числом и большим коэффициентом устойчивости относительно состава, приведенного выше. Состав 4 больше подходит для нанесения временной маркировки в погодных условиях с осадками, так как обладает большей устойчивостью, что в свою очередь позволяет обеспечить требуемое время визуального контроля за маркировкой.
Кроме того, изменяя массовое содержание входящих в заявленный состав ПАВ и добавляя в состав культуральную жидкость культуры Pseudomonas putida sp., можно регулировать такие характеристики, как пенное число и устойчивость пены.
В лабораторных условиях проводили исследования трех образцов заявляемого состава, указанных ниже. В таблице 2 отражены результаты проведенных исследований.
Состав 5 (Образец 5):
Алкилполиглюкозид - 35% масс.;
С12-16 (оксид амина) - 0,09% масс.;
Пропан (углеводородный пропеллент) - 4,5% масс.;
Суспензия культуры Pseudomonas putida sp. (культуральная жидкость после 48 часов ферментации) - 5% масс.;
Вода - 55,41% масс.
Состав 6 (Образец 6):
Алкилполиглюкозид - 20% масс.;
С12-16 (оксид амина) - 0,03% масс.;
Пропан (углеводородный пропеллент) - 4,5% масс.;
Суспензия культуры Pseudomonas putida sp. (культуральная жидкость после 48 часов ферментации) - 5% масс.;
Вода - 70,47% масс.
Состав 7 (Образец 7):
Алкилполиглюкозид - 50% масс.;
С12-16 оксид амина - 0,3% масс.;
Пропан (углеводородный пропеллент) - 4,5% масс.;
Суспензия культуры Pseudomonas putida sp. (культуральная жидкость после 48 часов ферментации) - 40,2% масс.
Определение пенообразующей способности и устойчивости пены препаратов осуществляли с использованием прибора Росс-Майлса. Высоту столба пены в мм измеряли через 30 и 300 сек. Устойчивость пены определяли, как отношение высоты столба пены через 5 мин к высоте столба пены через 30 сек и выражали в долях.
Из результатов лабораторных исследований видно, что состав 5 с указанным содержанием алкилполиглюкозидов и окиси амина обеспечивает оптимальное пенное число, при котором устойчивость пены происходит в нужном интервале времени. Как показывают результаты исследования состава 6, при содержании алкилглюкозитов менее 30% масс. не обеспечивается необходимое пенное число, а следовательно - пена становится неустойчивой. В случае состава 7 исследования показывают, что превышение содержания алкилполиглюкозидов до 50% масс., а окиси амина - до 0,3% масс. приводит к избыточному пенообразованию и излишней устойчивости пены, что впоследствии может препятствовать ее быстрому исчезновению с растительной покрова.
Для лучшего визуального контроля в состав можно в малых дозах добавить красящий пигмент, преимущественно натурального оттенка или оттенка, идентичного натуральному.
Кроме того, в качестве пропеллента для создания давления в баллончиках можно использовать как углеводородные пропелленты, так и закись азота или углекислый газ. В качестве удобрения также возможно использование минеральных, органических удобрений или их растворов, а в качестве пенообразующего компонента - катионные, анионные, амфотерные или неиногенные ПАВ в процентных отношениях, оптимальных для выбранных условий.
Заявленный состав целесообразно применять в любой области, где необходимо временно маркировать поверхность растительного покрова, в частности, в спорте, в сельском хозяйстве, так как состав позволяет добиться положительного воздействия на рост и жизнедеятельность почвы и растительности, на которую он наносится, его пенообразная структура позволят обеспечить точное нанесение на локальную поверхность, а входящие в него компоненты обеспечивают временное нахождение состава при любых погодных условиях, в том числе - в условиях осадков. Кроме того, состав имеет положительное воздействие в случае применения его для ухода за антропогенно-поврежденным растительным покровом с целью ускорения его восстановления.