CC BY
64
Однако при ненормированном использовании или некачественно подготовленных отходах в почве наблюдаются негативные процессы: занитрачивание, загрязнение почв и грунтовых вод тяжелыми металлами и другими поллютантами, развитие патогенной микрофлоры и др. Для успешного использования органических отходов в качестве нетрадиционных удобрений необходимо разработать региональную технологию управления отходами в сельскохозяйственном производстве. Это обеспечит не только эффективную их утилизацию и повышение продуктивности сельскохозяйственных угодий, но и позволит в режиме реального времени отслеживать экологическую ситуацию.
Для Алтайского края разработана компьютерная система «Отходы Алтайского края», база которой включает сведения о территориальном размещении отходов, их объемах, физических свойствах и химическом составе; границы административных, природных и природно-хозяйственных единиц региона; характеристики почвенного покрова, гидрогеологические условия, состояние рек, озера подземных вод; размещение сельскохозяйственных полей и севооборотов. Основой технологии управления
отходами служит геоинформационная модель, которая отображает в плане объекты и содержит методики, алгоритмы и модели для решения прикладных задач.
Программный комплекс состоит из программного обеспечения моделирования и оценки воздействия органических отходов на природную среду при их использовании в сельском хозяйстве и геоинформационного инструментария, обеспечивающего технологическую увязку различных моделей, картографическое моделирование и отображение информации для выработки и принятия управленческих решений.
Функции принятия и реализации решений в компьютерной системе управления органическими отходами в сельскохозяйственном производстве представлены на рисунке 2.
Компьютерная система позволяет обосновать необходимость подготовки и возможность использования отходов различных источников на сельскохозяйственных землях, учитывая агромелиоративные требования к органическим удобрениям, техническую возможность доставки отходов на поля, а также социальные и экологические факторы.
Литература
1. Воробьева Р.П., Давыдов А.С. Эффективность применения отходов в условиях агроценозов юга Западной Сибири. - Барнаул: изд-во Алт. ун-та, 2002.
2. Овцов Л.П., Воробьева Р.П. Давыдов А.С., Тиньгаев А.В. и др. Технологический регламент использования осадков сточных вод в качестве удобрения в Алтайском крае. - Барнаул: Алтайский филиал ФГУП НИИССВ «Прогресс», 2002.
УДК 631.816.1:631.879
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПОСТА НА ОСНОВЕ ОСАДКА СТОЧНЫХ ВОД
В ЦВЕТОВОДСТВЕ
О.А. Лучицкая, к.б.н., С.М. Севостьянов, к.б.н.
Институт фундаментальных проблем биологии РАН, e-mail: [email protected]
Компост, полученный после четырехлетнего взаимодействия осадков сточных вод с опилками при участии микробиологического сообщества может быть пригоден для выращивания декоративных растений. Важным условием использования компоста должен быть контроль за содержанием тяжелых металлов в окружающей среде.
Ключевые слова: осадки сточных вод, компост, тяжелые металлы, декоративные растения.
COMPOST USAGE IN FLORICULTURE BASED ON THE SEDIMENT OF WASTE WATERS
O.A. Luchitskaya, S.M. Sevostyanov
Compost, got as a result offour-years' reciprocal action of the sediment of waste waters with sawdust with the participation of microbiological community, can be used for ornamental plants' growing. Control over the content of heavy metals in the environment should be considered an important condition of compost' usage.
Keywords: sediment of waste waters, compost, heavy metals, ornamental plants.
В России ежегодно производится более 80 млн. м3 осадков сточных вод (ОСВ), которые после соответствующей переработки и компостирования с разнообразными наполнителями можно применять в качестве удобрений. Для использования композиций, полученных на основе ОСВ, существует ряд ограничений, связанных с санитарно-гигиеническими нормами, высоким содержанием органических поллютантов и тяжелых металлов [1]. Тем не менее, при соблюдении соответствующих
условий компосты такого рода находят свое применение, поскольку они служат ценным источником питательных веществ для растений.
В США компост, полученный на основе ОСВ, давно используют на открытых угольных разработках для ускорения формирования почвенного слоя и растительного покрова, так как большая часть отвалов почти полностью лишена органического вещества [2]. Подобные мероприятия проводят и в Кемеровской области. При
этом постепенно образуется плотный, пронизанный корнями трав слой до 7,5-8,0 см. Считается, что достаточно покрыть поверхность золоотвалов 2-3 сантиметровым слоем компоста или потенциально плодородным слоем, чтобы могли произрастать травянистые растения, продуцирующие от 8 до 50 ц сена с 1 га [3, 4]. Одно из направлений возможного использования хорошо перепревшего компоста - применение его при выращивании декоративных культур, что практикуется в Голландии («Весенний сад Европы» в Аалсмере), и в Италии (Флоренция, где собрана мировая коллекция ирисов и др.).
Применение компостов позволило бы во многих случаях избежать экологического ущерба, наносимого при нарушении верхнего слоя почвы, поскольку для городских цветников дорогие торфоминеральные смеси разбавляют почвой, снимаемой с верхнего плодородного слоя. Компосты на основе ОСВ не требуют особых затрат на изготовление и содержат значительное количество доступных питательных веществ для растений. В этой связи представлял интерес изучения возможности использования компоста в качестве субстрата для выращивания декоративных растений.
На очистных сооружениях г.Серпухова накапливается до 180 т сухого вещества ОСВ в месяц, что создает острую ситуацию. Необходимость решения проблемы с накопленными осадками обеспечила поддержку со стороны Администрации города и контроль, осуществляемый комитетом по охране окружающей среды. Успешное решение переработки ОСВ и их утилизации возможно на основе современных технологий при сочетании химических, физических и биологических методов. Созданные по оригинальной, отечественной технологии реагенты на аминокислотной основе с бактерицидным и детоксицирующим действием [5] при взаимодействии с ОСВ и наполнителями (соломой, опилками) с добавкой
почвы позволяют получить органо-минеральную композицию, богатую макро- и микроэлементами. Полученный компост может быть использован для рекультивации нарушенных земель, при озеленении и в других целях.
Для изучения нами была использована композиция, полученная в результате четырехлетнего взаимодействия ОСВ с опилками с добавлением почвы и участием микробиологического сообщества по описанной ранее технологии [6], имеющая состав: pHKCl 7,0, Ообщ 12,2%; №общ 1,1%; №-№Н4 3,0; №-№03 3,4; подвижные формы P2O5 35,0 и К2О 30,3 мг/100 г компоста. Валовое содержание тяжелых металлов (ТМ), мг/кг: Pb 75,6; Cd 8,1; Сг 224,2; № 98,2; Си 313,4; Zn 892,5. Компост представлял собой однородную массу темного цвета, напоминающую хорошо структурированную почву. В различных сочетаниях с компостом и в качестве контрольного варианта использовали серую лесную почву, которая имела следующую характеристику: содержание гумуса 2,8%; рНкс1 5,9; Нг и 8 соответственно 1,8 и 18,0 мг-экв/100 г почвы; V 92%; подвижные Р2О5 и К2О соответственно 11,02 и 8,07; гидролизуемый азот 4,02 мг/100 г почвы.
1. Продуктивность зеленой массы растений _(г/сосуд)__
Вариант Настурция Тагетес
1. Почва (контроль) 27,9 36,5
2. Компост, 100% 183,7 73,6
3. Почва: компост, 50:50% 123,6 70,1
4. Почва: компост, 75:25% 107,4 51,3
5. Почва: компост, 90:10% 35,5 49,4
НСР05 3,7 2,1
2. Содержание ТМ в ^ растениях, мг/кг сухого вещества
Вариант Zn Си РЬ № Cd Сг
Настурция, надземная масса
1 89,1 3,4 3,1 6,4 0,95 1,3
2 139,1 7,9 4,3 8,3 1,45 4,3
3 122,4 5,4 3,9 7,6 1,30 3,4
4 120,3 4,3 3,8 7,2 0,95 3,3
5 90,5 4,3 3,0 6,5 0,95 1,2
НСР05 2,9 1,2 1,1 1,0 0,34 0,5
Тагетес, надземная масса
1 93,1 4,1 0,65 4,3 0,71 1,6
2 145,3 6,9 0,92 5,8 0,92 4,5
3 124,1 4,6 0,93 5,1 0,91 4,1
4 126,4 4,8 0,61 4,7 0,64 2,1
5 110,5 3,7 0,62 4,7 0,64 1,1
НСР05 2,8 1,3 0,21 1,1 0,21 0,4
ПДК 150 10 8 8 3 2
Корневые остатки
1 128,3 11,5 3,1 10,9 2,2 9,3
2 532,2 131,5 28,8 23,3 3,8 87,2
3 450,4 130,0 21,2 16,5 3,0 73,2
4 189,1 95,5 13,6 12,3 3,0 50,1
5 190,3 70,8 6,2 10,7 2,8 17,1
НСР05 3,8 2,1 1,9 1,3 0,9 1,7
Примечание. Расшифровка вариантов дана в таблице 1.
В двухлетних вегетационных опытах в условиях оранжереи в сосудах емкостью 2 л последовательно выращивали настурцию (Tropaeolum nanum L.) и тагетес (Tagetes patula L.). После окончания вегетационного периода в первый год анализировали надземную массу, во второй - субстрат, зеленую массу и корневые остатки, собранные методом отмучивания. Анализы проводили после озоления с помощью атомно-абсорбционного спектрофотометра «Спектр АА250». Для статистической обработки результатов опыта использовали метод дисперсионного анализа.
В первый год проведения опыта наибольшая продуктивность зеленой массы настурции получено в варианте 2, где использовали только компост. Растения развивались быстро, образовывали плотный кустик, имели крупные и ярко окрашенные цветки, долго сохраняли декоративность. Далее в убывающем порядке следовали варианты, где количество компоста составляло 50, 25, 10% от объема сосуда, при этом 100% объем сосуда для почвы составил 2,8 кг, для компоста - 2,0 кг. Самая низкая продуктивность зеленой массы отмечена в контроле, где использовали серую лесную почву (табл. 1). Чем меньше была доля компоста в составе смеси, тем слабее развивались растения и короче был период цветения. Таким образом, компост служил благоприятной средой для роста растений.
В течение второго года выращивали тагетес. Растения имели декоративный вид лишь во время первых двух месяцев вегетации. Они быстрее обычного зацветали на всех вариантах, стремились быстро завязать семена. Самое продолжительное цветение наблюдалось в вариантах, где применяли 100% компост. В других случаях и, особенно, в контроле после первого месяца вегетации растения имели угнетенный вид, мелкие цветы и слабые стебли. Это было связано, по-видимому, с истощением среды обитания и недостаточным уровнем питания растений, поскольку подкормки не проводили. Яркое и продолжительное цветение на вариантах, где полностью применяли компост, может свидетельствовать о его последействии во второй год. Поскольку растения в течение второго периода проведения опыта нормально развивались, можно предположить, что в их питании участвуют не только легкодоступные, но и более прочно связанные формы питательных веществ, неэкстрагируемые слабыми кислотами.
В периоды проведения опытов нами не было отмечено негативного воздействия на растения тяжелых металлов, входящих в состав компостов. Концентрации ТМ в зеленой массе в первый и во второй год опытов были существенно ниже ПДК, за исключением хрома. Содержание N1 и Cd в вариантах с компостом оставалось на уровне контроля. Количество Си и РЬ в вариантах, где в питательной среде было 100 и 50% компоста, превышало контроль, но было меньше ПДК. Известно, что внутренние механизмы устойчивости растений к ТМ связаны с детоксикацией поглощенных ионов посредством их хелатирования органическими кислотами и белками, а также появлением устойчивых к металлам ферментов. Данные таблицы 2 показывают, что в корнях накапливается большее количество тяжелых металлов, чем в надземной массе. Содержание исследуемых ТМ в корнях существенно превышало величины, наблюдаемые в контроле. Имеются сведения о том, что выделение корнями хелатирующих лигандов и органических кислот способствует связыванию тяжелых металлов во внешней среде, в результате чего поглощение их растениями уменьшается и в ряде случаев не происходит избыточного накопления ТМ в надземной массе [7].
Органическое вещество исследуемых компостов содержит гуминоподобные соединения, которые хорошо связывают катионы и анионы благодаря высокому содержанию и большому разнообразию комбинаций функциональных групп [8, 9]. Это обусловливает защитные свойства органического материала, способного связывать загрязняющие вещества в малоподвижные комплексы, что препятствует поступлению избыточных количеств ТМ в растения.
Таким образом, компост, полученный после длительного взаимодействия ОСВ с опилками при участии микробиологического сообщества, вполне пригоден для выращивания декоративных растений. Настурция и тагетес, широко используемые в ландшафтном дизайне городов Европейской части России, хорошо адаптировались при выращивании на субстрате с использованием компоста. Избыточного накопления ТМ в надземных органах, за исключением хрома, не наблюдалось. Обязательным условием применения компоста, полученного на основе ОСВ, должен быть контроль за уровнем ТМ в окружающей среде.
Литература
1. Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения. Санитарные правила и нормы СанПиН 2.1.7. 573-96. M.: Минздрав России, 1977. 30 с.
2. Gunter L.A. Proc. of the IWA Specialized Conference «Sustainable Sludge Management». Moscow: M. SIBICO, 2006. P. 9-11.
3. Добровольский Г.В., Гришина Л.А. Охрана почв. - M.: Изд. МГУ, 1985. 224 с.
4. Shipp R.N., Baker D.A. Pennsylvanias sewage sludge research and extensión program // Compost Science. 1975. V. 16. № 2. P. 6-8.
5. Поляков В.С., Фридман А.Я., Шемякина Е.В., Курочкин В.К. Новые реагенты для детоксикации и дезинфекции сточных вод // Матер. XVI Менделеевского съезда по общей и прикладной химии. М. 1998. С. 125-131.
6. Хакимов Ф.И., Севостьянов С.Н. Компостирование обработанных аминокислотными реагентами осадков сточных вод // Агрохимия, 2004, № 3. С. 41-47.
7. Цуркан М.А., Архин О.Д., Руссу А.П. Городские отходы и способы их утилизации. Кишинев: Штиница, 1989, 136 с.
8. Важенин И.Г. Корни растений как биоиндикатор уровня загрязненности почвы токсичными элементами // Агрохимия, 1984, № 2. С. 73-77.
9. Kampe W.D. Schwer metall kontamination bei Pflanzen // Landwirt. Forsch, 1980, № 36. S.322-335.
10. Орлов Д.С., Садовникова Л.К. Нетрадиционные мелиорирующие средства и органические удобрения // Почвоведение, 1996, № 4. С. 514-523.
