Агрономические руды и нетрадиционное минеральное сырье ( интерактивный курс)
Скачать 2.06 Mb.
|
П.Н.Гришин, В.В. Кравченко, И.П.Кравченко Агрономические руды и нетрадиционное минеральное сырье (  интерактивный курс)Саратов 2012 МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Н.И.ВАВИЛОВА» _________________________________________________________ П.Н.Гришин, В.В. Кравченко, И.П.Кравченко Агрономические руды и нетрадиционное минеральное сырье (интерактивный курс) Учебно-практическое пособие С аратов 2012 УДК 622.7.016:631.82(075.8) ББК 33.346:40.40 (Я7)  Издание осуществлено при поддержке программы TEMPUS JP, грант Европейской Комиссии 159188-TEMPUS-1-2009-1-PL-TEMPUS-JPCR Гришин П.Н., Кравченко В.В. Кравченко И.П. Агро-номические руды и нетрадиционное минеральное сырье (интерактивный курс): Учебное пособие /сост.: Гришин П.Н., Кравченко В.В. Кравченко И.П. – Саратов: Изд-во - ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ»., 2011.- 176 с. ISBN В учебном пособии приведены геологические, агрохимические, экологические особенности агрономических руд, минералов, а также нетрадиционных видов минерального сырья, их описание и применение в практике сельскохозяйственного производства, использование в нанотехнологиях. В материале для самостоятельного изучения даны характеристики основных запасов агрономического сырья Саратовской области, их морфологические признаки, условия формирования и залегания, характеристики агрохимических свойств. Предназначено для студентов направления подготовки 110100.62 Агрохимия и агропочвоведение (профиль Агроэкология), а также для магистров, аспирантов, преподавателей, научных сотрудников. Данный материал опубликован при поддержке Европейского Союза. Содержание публикации является предметом ответственности авторов и не отражает точку зрения Европейского Союза. © Гришин П.Н. и др., 2012 © ФГБОУ ВПО СГАУ имени ISBN Н.И. Вавилова, 2012 Введение Можно сделать всё, если начать делать вовремя. Рабочий девиз методологии системного анализа Агроруды – это природные соединения, которые можно использовать в сельскохозяйственном производстве в качестве удобрений, мелиорантов, наполнителей, биостимуляторов, кормовых добавок. К агрорудам относится как традиционное фосфорное, калийное и азотное сырье, органические агроруды, так и косвенные и нетрадиционные виды минерального сырья. Необходимость более широкого использования агрономических руд обусловлена как экономическими, так и экологическими проблемами нашего общества. Снижение почвенного плодородия, деградация земельных ресурсов страны, ведет к снижению урожайности сельскохозяйственных культур, что не может не сказаться на экономическом положении государства. В связи с высокой стоимостью апатитового концентрата, монопольно выпускаемого ОАО «Апатит» и получаемых из него фосфатных удобрений перерабатывающими предприятиями ФПГ «РосФосагро», направляемых преимущественно на экспорт (более 90%), сельскохозяйственные предприятия и фермеры России из-за низкой платежеспособности практически лишены возможности приобретать и использовать в сельскохозяйственном производстве дорогостоящие фосфорные удобрения. Восполнить недостаток питательных веществ в земледелии возможно за счет более широкого использования природных агроруд, круг которых значительно расширился в поледние годы. Их можно использовать не только для промышленной переработки, но и в качестве местных удобрений, структурообразователей почвы, биостимуляторов и кормовых добавок в рацион скота и птицы. Это, прежде всего природные сорбенты (минералы и горные породы), обладающие высокими адсорбционными, каталитическими и ионообменными свойствами. К ним относются цеолиты, бентониты, диатомиты, опоки, трепелы, палыгорскитовые глины, вермикулиты, перлиты, глауконит и другие природные соединения. В США ежегодно используется в агропромышленном комплексе до 800 тыс.т бентонитов и цеолитов, до 400 тыс.т опок, диатомитов и трепелов, до 600 тыс.т. палыгорскитов. В нашей стране используется цеолитов в 8 раз, бентонитов в 16, опок, диатомитов и трепелов в 5 раз меньше. Актуально также использование в сельском хозяйстве торфа, сапропеля и других местных ресурсов. что может подтвердить опыт преодоления подобной ситуации в 20-30-х годах прошлого столетия в сельском хозяйстве, в котором из-за отсутсвия отечественных производств исскуственных минеральных удобрений были широко использованы метные природные удобрения (фосфориты, торфы, сапропели). Проблемы выявления и использования нетрадиционных источников агрохимического сырья имеют, прежде всего, региональный характер, что объясняется его крупнотоннажностью, неравномерностью действующих производств и распространения разрабатываемых традиционных месторождений фосфатных руд, калийных солей и минеральных сорбентов, серьезными экологическими последствиями функционирования крупных добывающих и перерабатывающих предприятий. Одним из перспективных подходов к снижению усиления антропогенного воздействия на почву и техногенного загрязнения окружающей среды, является обогащение почвы минералами, повышающими их поглотительные свойства. Такие минералы в различной концентрации содержатся в цеолитсодержащихся породах, глауконитовых песках, бентонитовых глинах. Поэтому применение местных агроруд имеет целый ряд преимуществ, обуславлиающих значительную экономическую и экологическую эффективность. Так, например, при внесении в почву традиционных водорастворимых удобрений – суперфосфата, аммофоса, часть водорастворимых форм фосфора (не связанного химическим путем) вымывается, иногда в значительных количествах. Кроме того, в продуктах переработки апатитовых руд концентрируются содержащиеся в них токсичные компоненты: фтор, редкоземельные элементы, радионуклиды. Местное агрохимическое сырье, в отличие от искусственных удобрений, находится с окружающей средой в природном равновесии, экологически безвредно и обеспечивает необходимый пролонгирующий эффект относительно вносимых в почву полезных компонентов. Интерес к данной проблеме проявляют многие регионы России. Так институтом биологии Коми НЦ УрО РАН разработаны и успешно внедряются (и реализуются в другие регионы) новые виды удобрений на основе местных агроруд (анальцимсодержащая порода, доломитизированные известняки, фосфориты). Новые удобрения имеют системное действие на агроценоз. Сразу после внесения в почву они активизируют все основные компоненты экосистемы. Действует эффект первотолчка, проявляющийся в увеличении элементов питания в почве, активизации продукционных процессов растительного сообщества. Также широко используют местные агроруды в Ульяновской области, республиках Татарстан, Башкиирии, Дагестане, Дальнем Востоке и других регионах России. Саратовская губерния, в силу своей геологической истории, располагает ресурсами многих видов полезных ископаемых, которые могут использоваться и в сельском хозяйстве. В настоящее время известно 98 месторождений и 68 проявлений агрономически полезных руд. Наша область весьма перспективна в плане создания крупного комплекса взаимодополняющих химических производств и организации выпуска различных удобрений, мелиорантов и кормовых добавок, так как базируется на наличии месторождений глауконитов, фосфоритов, карбонатных и кремнистых пород, калийно-магниевых солей, серы, и может быть самодостаточной в обеспечении сельских товаропроизводителей определенными компонентами. Из-за высокой стоимости минеральных удобрений и мелиорантов, сельскохозяйственные предприятия и фермеры России, практически лишены возможности приобретать и использовать в сельскохозяйственном производстве дорогостоящие удобрения. По данным Федеральной службы государственной статистике за 2008 год, площадь удобренная органикой в Саратовской области составила 1,5% общей посевной площади, минеральными удобрениями 7,2%, гипсование проведено на площади 0,1 тыс.га, а известкование было проведено всего на площади 18 га. С экологической точки зрения применение природных удобрительных средств позволяет создавать естественный геохимический фон, природный баланс химических соединений, что позволит в определенной мере стабилизировать общую экологическую ситуации в регионе. Кроме того, изучение нетрадиционных ресурсов и местных агроруд есть не что иное, как заблаговременное создание резерва сырья для сельского хозяйства.  Вы будете изучать
Цели модуля
После изучения модуля вы сможете
 Основная литература
Известно много примеров, когда богатые, тучные земли, которые кормили десятки и сотни тысяч человек, быстро превращаются в бесплодные пустыни. Вредители и болезни сельскохозяйственных растений, - ещё одна беда. Они могут уничтожить весь выращенный урожай. На протяжении тысячелетий земледелец настойчиво борется с этими главными невзгодами — истощением почв и вредителями и болезнями. Чтобы обеспечить себя продовольствием, человек издавна использовал особые виды минерального сырья, так называемые агрономические руды. Они применяются как удобрения и минеральные добавки в корм домашнему скоту. Кроме того, руды, содержащие мышьяк, фтор, барий, серу, используют для изготовления ядохимикатов, средств борьбы против вредителей и болезней. В настоящее время только для нужд сельского хозяйства добывается несколько миллиардов тонн различных руд, а в XXI века требуется вдвое больше. Расходы на перевозку руд огромны. Поэтому геологи ищут месторождения как можно ближе к потребителям, т.к. перевозка именно этого сырья, как никакого другого, увеличивает его стоимость. Уже первые земледельцы удобряли свои поля навозом, птичьим помётом (гуано), костной мукой, золой. В древности и средние века крестьянам часто приходилось покидать обжитые земли из-за их истощения и осваивать новые территории. Для этого выжигали большие участки лесов, на которых непродолжительное время получали более богатые урожаи. Однако земля истощалась снова и снова. Сельское хозяйство могло так развиваться до тех пор, пока планета мало населена и пригодных для земледелия территорий хватало всем. Но население росло, сокращались неосвоенные площади и над человеке нависала реальная угроза голода. Появились гипотезы, предвещавшие гибель всего населения земли из-за нехватки продуктов питания. Например, концепция английского экономиста Томаса Роберта Мальтуса (1766-1834), согласно которой народонаселение увеличивается в геометрической прогрессии, а продовольствие — в арифметической. Немецкий биолог Оскар Гертвиг вывел закон убывающего плодородия почвы. Он утверждал, что обрабатываемые почвы постепенно теряют своё плодородие. Поэтому количество продовольствия в мире год от года уменьшается, и человечеству в ближайшем будущем грозит неминуемый голод. К началу XIX века в мире сложилась поистине драматическая ситуация. Волны голода прокатывались каждые 3—5 лет почти по всем континентам. Несмотря на частые засухи, наводнения и похолодания, главной причиной невысоких урожаев было всё-таки истощение почв и вредители сельского хозяйства. Это положение вряд ли смогла бы изменить какая-либо общественно-политическая система, будь то феодальная, капиталистическая или социалистическая. Подобная задача не могла решиться без геологической науки. Именно геологам предстояло открыть источники жизненно важных для человечества минеральных ресурсов. С середины XIX в. началось производство первых удобрений из фосфоритовых руд. В учебных центрах мира (в Англии, Германии, Франции) стали возникать специальные научные направления по использованию минерального сырья для агрономических целей. Не обошли эту проблему и в Российском государстве. Передовые умы России интересовались минеральными удобрениями с давних времен. На рубеже XVIII-XIX вв. первые русские агрономы - А. Т. Болотов, М. И. Афонин, И. М. Комов - вслед за англичанами и немцами (а иногда опережая их) отмечали положительное действие золы, размолотых костей, мела и извести на урожаи зерновых. В середине XIX в. многих вдохновлял знаменитый немецкий химик Юстус Либих и его теория минерального питания растений, и «закон минимума». Питание и удобрение растений стали центральной проблемой агрохимии - науки, среди основателей которой называют Ж. Б. Бусенго, Х. Дэви, А. Теэра и, разумеется, Ю. Либиха. По Либиху, плодородие почвы неуклонно убывает; для его поддержания в почву необходимо возвращать в качестве минеральных солей все те химические элементы, которые теряются с каждым урожаем, оказываются в минимуме. Главные элементы, требующие постоянного восполнения, - азот, фосфор и калий. Следуя рекомендациям Либиха, российские помещики пореформенной поры стали завозить на свои поля самые популярные в то время виды азотных, фосфорных и калийных удобрений - чилийскую селитру, костяную и фосфоритную муку, каинит и поташ. В России занялись и «проверкой Либиха» - постановкой собственных опытов с удобрениями. Особую активность проявляли профессора-химики. В отличие от своих германских коллег, считавших агрохимию лабораторным занятием, российские химики приступили к настоящим полевым исследованиям в своих поместьях. В начале 19 века в университетах Москвы, Казани и Харькова стали открываться кафедры минералогии и сельского хозяйства, позднее преобразованные в кафедры земледелия или грунтоведения. Становлению агрохимической науки способствовали теоретические работы таких учёных, как Василий Михайлович Севергин (1765-1826), Яков Владимирович Самойлов1 (1870-1925) первый давший научное определение агроруд, Александр Николаевич Энгельгардт (1832-1893), Дмитрий Иванович Менделеев (1834 -1907), Николай Семёнович Курнаков (1860 -1941), Владимир Иванович Вернадский (1863-1945), Дмитрий Николаевич Прянишников (1865-1948), Александр Евгеньевич Ферсман (1883 -1945). Одним из первых минеральных удобрений, широко изученных в России, была фосфоритная мука, полученная при размоле природных агроруд – фосфоритов. В 1880-е гг. известный химик А. Н. Энгельгардт на основании опытов с фосфорными удобрениями в своем имении Батищево Смоленской губернии пришел к выводу: «Чудеса делает фосфоритная мука». Из года в год в Батищеве получали значительные прибавки к урожаю ржи при добавлении фосфоритной муки, приготовленной из отечественных фосфоритов. С фосфоритами ученый был знаком не понаслышке: в 1860-е гг. по поручению Департамента земледелия тогдашнего Министерства государственных имуществ, Энгельгардт возглавлял первые экспедиции по обследованию залежей этого сырья в губерниях Центральной России. Особое место в истории исследования и изучении агрономических руд пренадлежит заведующему кафедрой геологии Петровской (Тимирязевской) академии, профессору Я.В. Савмойлову, который по праву считается основоположником учения об агрономических рудах России, их распостранении, генезисе и применении. В те же годы в университетах, сельскохозяйственных и политехнических институтах появились первые курсы и кафедры, связанные с изучением агроруд и минеральных удобрений. В Москве в Сельскохозяйственном институте (МСХИ, бывшая Петровская земледельческая академия) с середины 1890-х гг. профессор Д. Н. Прянишников начал чтение специального курса и организовал лабораторию для исследований удобрений. Он же впервые в России ввел летние практические занятия для студентов-агрономов, где были начаты программные вегетационные опыты по изучению действия туков. В Петербурге профессор Лесного института П. С. Коссович в 1897 г. возглавил химическую лабораторию Министерства земледелия (расположенную в Лесном институте), в число задач которой вошли исследования удобрений и почв. В 1910 г. в Рижском политехническом институте Э. В. Брицке создал первую в России кафедру технологии минеральных веществ, готовившую специалистов-технологов в области производства туков. Низкосортные и труднообогатимые фосфатные руды, содержащие малое количество действующего вещества, за рубежом используют преимущественно для местных нужд в сыромолотом виде. В мировой практике «сырые» химически непереработанные фосфаты, непосредственно вносимые в почву, именуются как phosphate rocks (фосфатные породы), или indigenous phosphate (местные фосфаты). По существу, они являются аналогом российской фосфоритной муки. В США проблема дефицита фосудобрений решена во многом за счет широкого применения именно сыромолотых фосфоритов. Какую роль сыграли агрохимические руды в жизни общества? Можно утверждать, что они в XX веке в буквальном смысле спасли человечество от угрозы неминуемого голода. Представьте, что эти руды вдруг исчезли с нашей планеты. В ближайшие десять лет урожаи сельскохозяйственных культур сократятся по крайней мере на 30%. А это значит, что голодать будет не только население в странах Центральной Африки и Азии, но и в ныне процветающих странах Европы и Северной Америки. За прошлое столетие население Земли увеличилось с полутора до шести миллиардов человек, и предполагается, что к 2020 году оно достигнит восьми миллиардов! Поиски пропитания для такого количества - наиболее важная проблема, возникшая перед человечеством. Если в 2000 году при населении 6,1 миллиарда человек размер посевных площадей составлял 0,25 гектара на каждого, то в 2020 году прогнозируется рост численности населения и уменьшение посевных площадей до 0,15 гектара, что требует повышения урожайности продукции растениеводства на 70 процентов. Количество вносимых в почву удобрений незамедлительно сказывается на урожайности полей. В определенных случаях, когда вносят слишком много удобрений без учёта биологических возможностей растений, в них накапливаются некоторые вредные для здоровья человека вещества в слишком высоких концентрациях. Появились понятия «нитратные овощи» (т.е. овощи, в которых накопилось много нитратов, нитритов, N- нитрозаминов) и «экологически безопасная продукция (ЭБП)». В последние годы широкое распостранение получают альтернативные системы земледелия, в том числе и применяемые в США и западных странах биодинамическое, органическое земледелие, при которых исключается или существенно сокращается использование минеральных удобрений и пестицидов. Однако эти системы наряду с положительными моментами (экологически чистая продукция, эффективное использование природной энергии и др.) имеют и существенные недостатки как, увеличение затрат рабочий силы (на 12-20%), снижение производительности труда (на 22-95%), снижение урожайности (до 43%) и как следствие повышение стоимости продукции (до 23%). Поэтому глобальное решение проблемы недостатка продовольствия не в отказе от удобрений. Для человечества это самоубийственный путь, который неминуемо заведёт в тупик. Продовольственную проблему можно решить, только развивая минерально-сырьевую базу агрохимии, научно и обоснованно применяя удобрения, как основу ландшафтно-экологических систем земледелия, используя для повышения плодородия почв нетрадиционные виды минерального сырья. Особенность нетрадиционных ресурсов в том, что непосредственный интерес они представляют для более или менее отдаленного будущего. При этом определяющими факторами получения высокорентабельной продукции растениеводства с низкой себестоимостью должны быть наукоемкие технологии (нанотехнологии), основанные на фундаментальных исследованиях в области агрохимии, почвоведения, физиологии растений, биологии, почвенной микробиологии и токсикологии. Не случайно промышленно развитые страны мира постоянно увеличивают производство удобрений, импортируя сырье из других стран, в том числе и из России. Отдельные виды минерального сырья, жизненно важные для благосостояния и обороноспособности государства, относят к категории стратегических, и добыча их строго контролируется правительством.
|
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... «Вода — самое драгоценное минеральное сырье, это не только средство для развития промышленности и сельского хозяйства, вода — это... |  | Рецензия на интерактивный образовательный ресурс Интерактивный образовательный ресурс выполнен в программном обеспечении Interwrite Workspace, с учетом возрастных и индивидуальных... |
| Реферат Основные источники углеводородного сырья и требования, предъявляемые к нему Это связано с тем, что в нефтехимических производствах основная доля затрат (65 – 70 %) приходится на сырье. Сырье должно быть доступным,... | | О районном конкурсе «Лучший интерактивный урок» Общие положения Настоящее Положение определяет порядок организации и проведения районного конкурса «Лучший интерактивный урок» (далее – Конкурс)... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Интерактивный проектор LightRaise™ 60wi позволяет добавлять интерактивность практически на любую поверхность. Этот ультракороткофокусный... | | Урок по геогафии по теме " Горная система Саур-Тарбагатай"Интерактивный урок по географии Интерактивный урок по геогафии по теме " Горная система Саур-Тарбагатай"Интерактивный урок по географии |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... «Нетрадиционное применение техники тканого гобелена в изделиях декоративно-прикладного характера на уроках в детской художественной... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Реферативную работу «Добыча урановой руды, её переработка и использование» выполнил учащийся 10 физико-математического класса «Средней... |
| Лекарственное сырье тибетской медицины: современный взгляд Охватывает собой весь период существования человеческого общества от первобытной эпохи до современности | | Методические рекомендации по предмету: география Методы: сравнительный, статистический, картографический, когнитивный, интерактивный |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цели урока: совершенствование навыка беглого, выразительного чтения через нетрадиционное представление новых слов на уроке и способы... | | Урок по теме: «Обогащение медной руды. Получение меди» Наши выпускники выбирают профессии, связанные с горным производством. В целях профориентации мы проводим экскурсии на комбинат. Чтобы... |
| 1. Свойства почвы. Гранулометрический состав, влажность, кислотность... Печатается по решению Центрального координационно-методического совета Казанского государственного медицинского университета | | Реферат Отчет 50 с., 1 ч., 22 рис., 14 табл., 22 источн., 2 прил Переработка, зерно, ферменты, ресурсосбережение, безопасность, технологии, методы, хлебобулочные, макаронные, мучные кондитерские... |
| Мультимедийный интерактивный комплекс Открытый аукцион на право заключения муниципального контракта на поставку мультимедийного интерактивного комплекса и мультимедийных... | | Исследование и Разработка устройства контроля наличия посторонних... Межвузовская студенческая научно-практическая конференция «Молодежь, наука, сервис – XXI век» |
