|
86
ВЛИЯНИЕ СИЛЬНОНАБУХАЮЩИХ ПОЛИМЕРНЫХ ГИДРОГЕЛЕЙ
НА ФИЗИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЧВ ЛЕГКОГО
ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА
Ахмедов У.К., Туремуратов Ш.Н., Айдарова С.Б., Жумабаев Б.
Институт общей и неорганической химии АН РУз
Оптимизация
физического
состояния
почв
с
использованием
синтетических полимерных материалов традиционно является одной из
приоритетных проблем почвенной физики и мелиорации. В настоящее время
эта проблема получила новый импульс развития в связи с формированием
отдельного почвенно-экологического направления -конструирования почв с
заданными технологическими характеристиками для обеспечения устойчивого
земледелия, функционирования городских ландшафтов и их элементов, а также
иных объектов с повышенным антропогенным воздействием и техногенной
нагрузкой. Среди многочисленных почвенных кондиционеров, использующих-
ся на практике, особый интерес представляют гидрофильные сильнонабухаю-
щие полимерные гидрогели (СПГ), относящиеся к классу влагопоглотителей
(суперабсорбентов). Эти вещества обладают очень высокой степенью
набухания в воде (до 1000гН20/г сухого полимера) и могут быть эффективными
средствами регуляции водоудерживающей способности особенно для широко
распространенных почв легкого гранулометрического состава. Однако для
создания научно обоснованных технологий кондиционирования легких почв
посредством СПГ необходим системный анализ их поведения в активной
почвенной среде с выявлением как позитивных (увеличение водоудерживания,
снижение непродуктивных потерь влаги на испарение и инфильтрацию), так и
негативных (биодеструкция, вымывание полимеров, подавление их набухания
со стороны твердой и жидкой фаз) эффектов. Несмотря на обилие
исследовательских и рекламных публикаций по применению СПГ, подобный
комплексный анализ в науке о почвах до сих пор не проводился. Его
осуществление представляется актуальным в научном и прикладном аспектах,
поскольку он позволяет получить информацию о динамике физического
состояния почв под воздействием синтетических гидрофильных полимеров и
разработать рекомендации использования СПГ в технологиях почвенного
конструирования.
Цель работы состояла в комплексной количественной оценке поведения в
почвенной среде СПГ на примере частично сшитого полиакриламида и его
влияния на почвенно-гидрофизические свойства и характеристики.
На базе современных инструментальных методов исследования проведен
комплексный анализ совместного поведения СПГ и влаги в грубодисперсных
почвенных объектах и на этой основе выявлены оптимальные рабочие дозы и
способы внесения гидрогелей при использовании их в технологиях почвенного
конструирования.
Обоснованы способ внесения СПГ в песчаные почвы в набухшем состоя-
нии и в виде растворов с поливными водами, а также технологический прием
87
почвенного конструирования в виде слоистой закладки органических материа-
лов, способствующий значительному повышению водоудерживающей способ-
ности, резкому сокращению непродуктивных инфильтрационных потерь полив-
ной влаги и предотвращению вторичного засоления аридных почв легкого гра-
нулометрического состава.
Полученная в работе информация о гидрофизических характеристиках и
функциях грубодисперсных пористых сред под воздействием СПГ может быть
использована для обеспечения современных моделей движения влаги и
технологий почвенного конструирования. Экспериментально обоснованные в
работе технологические приемы внесения биополимеров в легкие почвы легли
в основу разработки слоистых почвенных конструкции для выращивания
зеленых саженцев и предотвращения вторичного засоления в условиях
экстрааридного климата.
На почвах легкого гранулометрического состава исследовано влияние
сильнонабухающих полимерных гидрогелей на водоудерживающую способ-
ность, влагопроводность и структурную организацию порового пространства
почв. СПГ являются высокоэффективными синтетическими кондиционерами
нового поколения, перспективными для использования в современных
технологиях почвенного конструирования.
Концентрации 0,1-0,2% СПГ достоверно повышают водоудерживающую
способность грубодисперсных субстратов, доводя ее до уровня природных су-
песей и суглинков. При этом закономерно возрастают (до 23 раз и более) вели-
чины влагоемкостей в диапазоне доступной влаг и количества тонких макропор
и мезопор. Дозы СПГ 0,1-0,2% закономерно снижают коэффициент фильтрации
и гидравлическую проводимость песчаных почв в состоянии, близком к
насыщению и, вместе с тем, увеличивают влагопроводность в ненасыщенном
состоянии для капиллярной и пленочной влаги. Эффективен слоистый способ
размещения геля и органоминеральных смесей на его основе в
грубодисперсных почвах, позволяющий на 1-2 порядка снизить фильтрацию и
непродуктивные потери влаги.
Помимо сокращения инфильтрационных потерь, в слоистых органоми-
неральных почвенных конструкциях с грубодисперсными экранами удается
прекратить капиллярное рассасывание влаги вглубь почвы и обратный подъем
легкорастворимых солей к ее поверхности, что создает наряду с аккумуляцией
влаги надежную защиту от вторичного засоления.Набухание слабо-сшитых
СПГ в жестком поровом пространстве грубодисперсных почв ограничено,
поэтому на практике целесообразно вносить СПГ не в сухом, а в частично
набухшем состоянии, что одновременно с приростом влагоемкости позволяет
достичь более равномерного распределения кондиционера в почве. Эффект
оптимизации водоудерживающей способности и физического состояния почв
от СПГ снижается по мере их биодеструкции как достаточно податливых к
разложению (периоды полураспада 0,5-3 года) органических веществ.
Do'stlaringiz bilan baham: |
