СПОСОБ СОЗДАНИЯ ИСКУССТВЕННОГО СУБСТРАТА
METHOD OF PRODUCING ARTIFICIAL SUBSTRATE

Изобретение относится к технологии сбора и утилизации твердых бытовых отходов и прочего мусора, а также к охране окружающей среды.
Известен способ безопасной утилизации бытовых отходов, включающий сортировку отходов на пять основных групп, каждую из которых в дальнейшем направляют на соответствующую переработку. Так, одну группу отходов компостируют и смешивают с удобрениями, семенами растений и направляют на отсыпку насыпей и дорожных откосов, отходы третьей группы смешивают с известью, используют в качестве наполнителя в бетонных смесях и т.д. (см. патент RU 2310525. Публ. 20.11.07 г.).
К недостаткам известного способа можно отнести сложность и затратность переработки отходов и вредное с позиций экологии их использование в общественных местах при строительстве дорог, насыпей, бетонных смесей и др.
Известный способ не снимает проблем открытых свалок, которые самовозгораются, являются источниками инфекционных возбудителей, на свалках сосредотачиваются колонии грызунов, являющихся разносчиками различных инфекционных заболеваний, жилые районы подвергаются воздействию неприятных от гниения и возгорания отходов запахов.
Известен «Способ отбора образцов ивы, устойчивых к газообразным загрязнителям» (см. патент РФ №2094980), предусматривающий количественное определение рутина в листьях одновозрастных образцов в конце вегетационного периода и отнесение к устойчивым тех образцов, в которых содержание рутина составляет не менее 1 мас. ед. Количественное содержание рутина в листьях ивы может быть достоверным признаком и индикатором для ранней диагностики устойчивого и перспективного посадочного материала для выращивания в загрязненных и токсических условиях (субстрате).
Известен более совершенный способ рекуперации площадок захоронения твердых бытовых отходов (см. патент РФ №2243040), заключающийся в извлечении свалочного грунта на месте его хранения, сортировке на собственно грунт и не разлагаемые фракции и размещение на освободившейся площади вновь завозимых отходов, при этом извлечение грунта осуществляют экскавацией, на освободившемся месте создают гидроизолирующий экран и систему сбора фильтрата и послойно складируют вновь завозимые отходы с уплотнением и пересыпкой полученным грунтом после чего на поверхности создают из отсортированного грунта водозащитное покрытие - прототип.
С экологической точки зрения способ утилизации отходов путем их захоронения под слоем грунта в карьерах, оврагах, на специальных участках характеризуются наличием испарений разлагающихся отходов, также являются скрытыми очагами инфекции, повышенными трудозатратами и реально не допускают возможности хозяйственного использования занятых территорий в течение длительного времени, что можно отнести к недостаткам известного способа.
Задачей предлагаемого способа является устранение недостатков прототипа, в частности расширение технологических возможностей безопасной, малозатратной и экологически чистой утилизации бытовых отходов с посадкой растений и более эффективным использованием земель, включая болотистую местность.
Поставленная изобретением задача достигается тем, что утилизацию вывозимых за пределы жилых массивов отходов после их сортировки осуществляют путем созданием послойного субстрата для выращивания растений путем формирования нескольких слоев, нижний из равномерного распределенных по высоте слоя отсортированных отходов по поверхности низинного участка с влагонасыщенной почвой, с последующим формированием второго пористого слоя из измельченных неразлагающихся отходов, после чего формируют поверхностный третий слой из плодородной почвы, затем в приготовленный субстрат высаживают черенки ивы путем выполнения для черенков отверстий на всю высоту слоев субстрата.
Черенки ивы для посадки в приготовленный субстрат используют длинной 60-80 см с количеством почек не менее 6 и с заглублением в субстрат на общую глубину в 65-85% длины черенка.
Новизной предложенного способа утилизации вывозимых за пределы жилых массивов отсортированных отходов является создание послойного субстрата для выращивания растений путем формирования нескольких слоев из равномерного распределенных по высоте слоя отсортированных отходов по поверхности низинного участка с влагонасыщенной почвой, с последующим формированием второго пористого слоя из измельченных неразлагающихся отходов и формированием поверхностного третьего слоя плодородной почвы, после чего в приготовленный субстрат высаживают черенки влаголюбивых древесных растений - ивы путем выполнения отверстий для черенков на всю высоту слоев субстрата.
Так, формирование послойного субстрата на поверхности низинного участка с влагонасыщенной почвой, включающего слой отсортированных отходов, пористый слой измельченных неразлагающихся отходов и слой плодородной почвы, позволяет создать при пропитываемости всех слоев субстрата влагой достаточно здоровый почвенный субстрат для успешного выращивания влаголюбивых растений. При этом дополнительное насыщение субстрата влагой обеспечивают выполненные на всю высоту субстрата отверстия для черенков, а поверхностного слоя плодородной почвы - пористый слой измельченных неразлагающихся отходов.
При этом при укладке отсортированных отходов на поверхность низинного участка с влагонасыщенной почвой, например гусеничной техникой, происходит дополнительное измельчение отходов и частичное их перемешивание с влагонасыщенной почвой путем вытеснения на поверхность и на различную высоту слоя отходов части почвы, а также заглубления части отходов во влагонасыщенную почву.
Согласно проведенным патентно-информационным исследованиям предлагаемый способ является новым, неочевидным, промышленно осуществимым и направлен на достижение поставленной изобретением задачи.
Признаки использования черенков ивы для посадки в приготовленный субстрат длинной 60-80 см с количеством почек не менее 6 и с заглублением в субстрат на общую глубину в 65-85% длины черенка - являются признаками дополнительными, раскрывающими конкретное исполнение основных признаков и направленными на достижение поставленной изобретением задачи. Так, при различной высоте субстрата, преимущественно на глубину распространения корневой системы влаголюбивых растений ивы, корневая система укоренившихся черенков беспрепятственно распространяется в выполненные в субстрате отверстия с одновременным распространением в стороны.
На фиг.1 схематично представлен низинный участок с приготовленным из отходов и плодородной почвы слоистым субстратом и высаженными в него черенками.
На фиг.2 увеличенный в масштабе фрагмент субстрата с отверстиями для черенков.
Влагонасыщенная почва 1, на поверхности которой уложен слой 2 отсортированных отходов, затем пористый слой 3 измельченных неразлагающихся отходов и слой 4 плодородной почвы, образуют приготовленный субстрат. При этом в период укладки отсортированных отходов на поверхность влагонасыщенной почвы гусеничной техникой происходит частичное вытеснение почвы 1 в слой 2 отсортированных отходов и отходов в глубину почвы 1.
Черенки 5 установлены в выполненные в субстрате отверстия 6. Через отверстия 6 и слоистую структуру субстрата и особенно пористого слоя неразлагающихся измельченных отходов влага хорошо питает черенки, что способствует их успешному укоренению.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом:
Первоначально, на предварительно выбранном низинном участке с влагонасыщенной почвой в течение определенного промежутка времени складируют рассортированные и не подвергающиеся дальнейшей переработке отходы, которые по мере их накопления распределяют по поверхности участка гусеничной техникой с формированием высоты слоя 2 отходов в 0,5-1,2 метра (1,2 м - это оптимальная глубина распространения корневой системы влаголюбивых растений ивы). При этом в результате многократного прохождения гусеничной техники по поверхности отходов 2, последние гусеницами частично измельчаются, вдавливаются во влагонасыщенную почву и перемешиваются с ней. Неразлагающиеся отходы после их дробления и измельчения в зависимости от их количества равномерным по высоте слоем 3 распределяют по поверхности слоя 2 отсортированных и частично измельченных отходов. Затем формируют слой 4 плодородной почвы.
Осенью, после прекращения ростовых процессов в древесных растениях, предварительно нарезанные черенки ивы устанавливают в выполненные, например, металлическим стержнем глубиной в 0,5-1,2 м отверстия 6 с таким расчетом, чтобы над поверхностью субстрата на черенке оставались две-три почки, после чего почву вокруг черенков обжимают и уплотняют. Отверстия 6 для черенков выполняют в субстрате глубиной 0,5-1,2 м в зависимости от высоты слоя субстрата.
Отслеживание дальнейшего развития (роста и укоренения) черенков осуществляют в течение одного-двух лет и в случае необходимости осуществляют их дополнительную посадку.
Конкретный пример осуществления предлагаемого способа.
На выбранном болотистом участке площадью в 0,2 га на южной окраине села Быстрый Исток Быстроистокского района Алтайского края в течение двух лет складировали твердые бытовые отходы, удалив предварительно из них неразлагающиеся материалы, пластмассу, металл, кирпичи, камни, керамику. Бульдозером периодически, по мере поступления и накопления отходов, последние выравнивали, измельчали и уплотняли, получая слой отходов высотой в 60-80 см. При этом под давлением бульдозера на отходы часть перенасыщенной влагой почвы внедрялась в слой 2 измельченных отходов и частично вытеснялась на поверхность, а часть отходов заглублялась во влагонасыщенную почву 1. Таким образом осуществлялось перемешивание отходов с почвой. Затем из измельченных неразлагающихся отходов на слое 2 с отсортированными отходами создали пористый слой из измельченных неразлагающихся отходов высотой 5-7 см. Затем металлическим стержнем (на данном опытном участке - ломом) осенью 2007 года на расстоянии в 1,0-1,2 метра выполняли отверстия глубиной в 60-85 см. Предварительно нарезанные черенки высотой в 80-90 см устанавливали в выполненные отверстия, оставляя над поверхностью субстрата на черенке две-три почки и уплотняли вокруг черенков почву. В течение весны и лета 2008 года около 92% черенков прижились, из них 80% образовали мощную корневую систему, у 12% черенков наблюдалось менее интенсивное формирование корневой системы, и лишь 8% черенков по визуальному за ними наблюдению роста и развития не показали. За вегетационный период 2009 года усыхание и прекращение физиологических процессов в укоренившихся черенках не отмечалось. Из 8 процентов не прижившихся в первый год черенков у половины на границе контакта черенка с плодородной почвой отмечено слабое развитие побегов и корневой системы. Весной 2010 года отклонений в развитии выросших из черенков растений не наблюдалось.
Предлагаемый способ может быть использован в сфере обращения с отходами, способствует повышению экологической чистоты в регионах за счет осуществления максимально полной и эффективной утилизации бытовых отходов. Кроме того, предложенный способ позволяет увеличить площадь зеленых насаждений, что особенно актуально в настоящее время, так как это способствует улучшению качества атмосферного воздуха. Рядом ученых доказано, что по продуцированию кислорода гектар насаждений ивовых растений практически не уступает по данному показателю хвойным лесам такой же площади.
Предлагаемый способ предотвратит раздувание отходов при ветреной погоде, очистит находящийся вблизи населенных пунктов воздух. За счет способности растительного организма выносить различные элементы из почвы, в данном случае из субстрата бытового мусора, со временем концентрация вредных веществ, образующихся при разложении отходов мусора, существенно снизится.
По результатам дальнейшего роста укоренившихся черенков будет принято окончательное решение об утилизации отходов на большей площади, и будет внесено предложение об утилизации твердых бытовых отходов г.Бийска.