CC BY
97
УДК / UDC 504.53.054:628.381.1.003.12:669.018.674
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД НА ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ
ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ
INFLUENCE OF SEWAGE SLUDGE ON SOIL POLLUTION WITH HEAVY
METALS
Басов Ю.В., кандидат сельскохозяйственных наук Basov Y.V., Candidate of Agricultural Sciences Гуляева K.H.*, кандидат биологических наук Gulyaeva K.N., Candidate of Biological Sciences ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина», Орел, Российская Федерация Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Education,«Orel State Agrarian University present name N.V. Parahin», Orel, Russian Federation
E-mail: [email protected]
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
осадки сточных вод, тяжелые металлы: кадмий, марганец, медь, никель, свинец, цинк, предельно-допустимая концентрация (ПДК).
KEY WORDS
sewage sludge, heavy metals: cadmium, manganese, copper, nickel, lead, zinc, maximum permissible concentration (MPC).
С ростом городов, интенсификацией промышленного производства увеличиваются и объемы, и токсичность образующегося осадка. Единой рациональной и экологически безопасной технологии хранения и утилизации осадка в настоящее время не существует.
Осадки сточных вод (ОСВ) городских очистных сооружений являются одним из основных отходов хозяйственно-бытовой деятельности населения. Ежегодные объемы накапливающихся ОСВ в России составляют 30-35 млн. т. в расчете на естественную влажность 75%. По сухому веществу это составляет 910 млн. тонн.
ОСВ представляют собой специфический вид отходов. К их особенностям относится:
1) повышенная бактериологическая и эпидемиологическая опасность канализационных осадков;
2) устойчивая тенденция к увеличению их количества отходов в связи с ростом численности населения и позитивными социальными изменениями в жизни людей (расширением сети централизованного водоснабжения, улучшением качества очистки сточных вод).
В связи с тем, что объемы ОСВ постоянно увеличивается актуальной проблемой является их утилизации. Наличие в ОСВ необходимых для растений элементов питания определяет целесообразность их использования в качестве органического удобрения.
Однако повышенное содержание тяжелых металлов (ТМ) в ОСВ вызывает необходимость проведения постоянного мониторинга мест как хранения, так и внесения целью контроля биогенных элементов и потенциально токсичных веществ.
ОСВ г. Орла являются одним из основных отходов хозяйственно-бытовой деятельности населения города. На одного городского жителя ежегодно приходится около 30 кг сухого вещества, или 100-200 кг осадка фактической влажности. Основными предприятиями - производителями ОСВ на территории Орловской области являются МПП ВКХ «Орелводоканал» с объемом сброса сточных вод 52 925 тыс. м3/год, МУП «Водоканал» г. Ливны- 3 17,7 тыс. м3/год, МУП «Водоканал» г. Мценск - 6702,650 тыс. м3/год. Кроме того, на территории области насчитывается около 250 очистных сооружений механической и биологической очистки. Подавляющее большинство их имеет большой срок эксплуатации, и не всегда отвечает современным требованиям экологической безопасности. Во многих районных центрах очистные сооружения вообще отсутствуют.
Общее количество производимого в год механически обезвоженного осадка на очистных сооружениях городской канализации, обслуживаемых МПП ВКХ «Орелводоканал» составляет 54750 т в расчете на 80% влажности. Основная масса осадков размещается на площадках хранения, которые расположены на территории ОСК МПП ВКХ «Орелводоканал». Часть осадков сточных вод размещена на прилегающей территории земель сельскохозяйственного назначения: на двух участках площадью 345,34 кв. м и 3934, 57 кв. м, что привело к перекрытию плодородного слоя почвы, т.е. порче земель.
Данная группа отходов непрерывно образуется, обрабатывается и зачастую размещается на территории очистных сооружений, которые располагаются в городской черте или вблизи земель сельскохозяйственного производства. Накопление отходов на территории очистных сооружений может представлять серьезную экологическую угрозу.
Химический состав ОСВ, в зависимости от поступающих на очистные сооружения промышленных и коммунальных стоков, а также методов определения и колеблется в достаточно широком диапазоне. ОСВ характеризуется широким набором макро- и микроэлементов, включая и тяжелые металлы. В ОСВ содержится 1,0-1,34% общего азота, 0,21-0,23% общего фосфора, 0,32-0,36% общего калия при рН - 4,8-5,0.
Однако отмечается низкий процент использования осадков, который обусловлен рядом причин. Прежде всего, это наличие в ОСВ токсичных солей ТМ и возможность присутствия патогенной микрофлоры, а также их высокая влажность, трудность удаления с иловых площадок, недостаточное количество и несовершенство механизмов и транспортных средств для уборки осадков. Перечисленные причины приводят к перекрытию плодородного слоя почвы и порче земель.
Цель работы - установить влияние отходов производства в виде ОСВ на окружающую среду и агроэкологические показатели почвы.
Исследования проводились на участках перекрытия плодородного слоя почвы ОСВ МПП ВКХ «Орелводоканал», расположенных вблизи д. Вязки Орловского района Орловской области. Это земли сельскохозяйственного назначения общей площадью 4280 м 2.
Исследования почвы проводились на предварительно отобранных образцах в соответствии с действующими нормативными актами в области анализа почвы и методов отбора проб- ГОСТ 26483-85 Приготовление солевой вытяжки и определение ее рН по методу ЦИНАО , ГОСТ 26951-86 определение нитратов ионометрическим методом, ГОСТ Р 54650-2011 Определение
подвижного калия, фосфора по методу Кирсанова, РД 52.18.289-90 МУ выполнения измерений массовой доли подвижных форм металлов в пробах почвы атомно-адсорбционным методом, ГОСТ 26210-91 определение обменного калия по методу Масловой, ГОСТ 26213-91 определение органического вещества. Содержание ТМ о образцах выполнялось в соответствии с ГН 2.1.7.2041-06
Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. Гигиенические нормативы.
Почвенный покров исследуемого участка представлен серыми лесными почвами суглинистого механического состава.
Лабораторные исследования почвенных образцов выполнены на содержание подвижных форм токсичных химических элементов (кадмия, свинца, цинка, меди, никеля, марганца). В ходе проведенных исследований учитывались запасы питательных веществ в почве, их распределение по профилю, пространственно-временное варьирование в почве и доступность для растений. Исследованы 10 почвенных образцов с участка перекрытия плодородного слоя и 3 пробы с прилегающей территории (контроль). Результаты исследований образцов почвы приведены в таблице 1, рисунке1.
Анализ проведённых лабораторных исследований почвенных образцов, отобранных на исследуемом участке нарушенных земель (табл.1), показывает, что содержание токсичных химических элементов в почвенных пробах на участке перекрытия плодородного слоя осадками сточных вод значительно выше по сравнению с контролем: по кадмию на 148,22% , по меди - на 153,95%, по никелю - на 55,17% , по цинку - на 141,26%. По сравнению с контролем отмечено меньшее содержание марганца на 30,69 %, свинца - на 1 %.
В отдельных пробах, отобранных на участке перекрытия плодородного слоя осадками сточных вод отмечено превышение ПДК меди на 1,3 % (проба 1), цинка на 12, 47 % (проба 1), на 33,9% (проба 3), на 33,26 % (проба 5), на 28,87 % (проба 6), на 34,96 % (проба 7).
Таким образом, в условиях исследуемого объекта перекрытие плодородного слоя ОСВ приводит к накоплению в верхних слоях почвы солей ТМ.
Таблица 1. Результаты лабораторных исследований почвенных образцов
Номер пробы Содержание тяжёлых металлов (подвижная форма), мг/кг
Кадмий (Са) Марганец (Мп) Медь (Си) Никель (№) Свинец (РЬ) Цинк (Гп)
п зобы, отобранные на участке перекрытия плодородного слоя почвы
1 2 3 4 5 6 7
1 0,51 17,39 3,04 0,98 0,64 25,87
2 0,185 11,57 1,15 1,14 0,147 21,29
3 0,217 46,19 0,97 1,75 0,68 30,81
4 0,11 23,93 0,75 0,82 0,84 22,13
5 0,235 19,11 1,77 0,87 0,93 30,65
6 0,099 27,15 0,67 0,74 1,25 29,64
Продолжение таблицы 1
1 2 3 4 5 6 7
7 0,47 61,05 2,38 2,11 0,92 31,04
8 0,412 65,22 1,29 1,34 1,66 12,78
9 0,275 35,22 2,73 1,02 0,98 16,98
10 0,284 42,83 1,8 1,13 0,74 25,65
Среднее 0,280 34,97 1,66 1,19 0,88 24,68
Контрольные пробы, отобранные на прилегающей территории (фон)
1 0,09 54,38 0,59 0,59 1,21 4,31
2 0,092 46,52 0,57 0,61 0,81 10,11
Среднее 0,091 50,45 0,58 0,600 1,01 7,21
Пробы к контролю 0,189 -15,484 1,075 0,590 -0,131 17,474
148,22% 30,69% 153,95% 55,17% 13,00% 141,26%
пдк ГН2.1.7.204 1-06 1 140 3 4 6 23
Содержание ТМ в почве мг/кг (среднее значение)
Содержание ТМ в почве мг/кг (среднее значение)
2 1,5 1
0,5 0
Контроль Проба
60 40 20 0
Контроль Проба
Ca
N
Pb
Mn
Zn
б
Рисунок 1 - Результаты исследований образцов почвы ВЫВОДЫ
1. На участке перекрытия плодородного слоя ОСВ выявлено повышение токсичных химических элементов в почвенных пробах по кадмию на 148,22%, по меди - на 153,95%, по никелю - на 55,17% по цинку - на 141,26% по сравнению с контролем.
2. Складирование ОСВ на исследуемом участке приводит к накоплению тяжелых металлов в почве. В отдельных пробах отмечено превышение ПДК меди на 1,3% (проба 1), цинка на 12, 47 % (проба 1) на 33,26% (проба 5), на 28,87 % (проба 6), на 34,96 % (проба 7).
3. В целях устранения отрицательного воздействия ОСВ на окружающую среду и почвенное плодородие на исследуемом участке требуется проведение
комплекса мероприятий, направленных на снижение токсичности тяжелых
металлов и восстановление утраченного естественного плодородия почв.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Анализ состояния обработки осадков бытовых сточных вод малых населенных пунктов [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.lib.ua-ru.net/diss/cont/176858.html
2. Турин, А.Г. Накопление и трансформация тяжелых металлов в агроэкосистемах ЦЧР / А.Г. Гурин, С.Д. Лицуков, A.B. Акинчин, C.B. Резвякова. - Орел: Изд-во Орел ГАУ, 2013. - 211 с.
3. Гармаш Н.Ю., Графская Г.А. К вопросу длительного применения ОСВ в качестве органических удобрений. Материалы Всероссийской научно-практической конференции, Белгород, 2001.- С.52-68.
4. Голубовская Э.К. Биологические основы очистки воды. - М.: Высш. шк., 1978.
5. Группа компаний "ЭМ-Кооперация" [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://emcooperation.ru/kompostirovanie_ilovyh_osadkov
6. Доклад об экологической ситуации в Орловской области в 2011 году / Правительство Орловской области. Управление по охране и использованию объектов животного мира, водных биоресурсов и экологической безопасности Орловской области (Орелоблэконадзор); Вышегородских Н.В., Рыжиков В.В., Григорьев В.К. и др. - Орел: Издательский Дом «Орловская литература и книгоиздательство» («ОРЛИК»); 2012. - 172 с.
7. Кузнецов А.Е., Градова Н.Б. Научные основы экобиотехнологии / Учебное пособие для студентов. - М.: Мир, 2006.
8. Мельников A.A. проблемы окружающей среды и стратегия ее сохранения: Учеб. пособие для вузов. - М.: Академический проспект; Гаудеамус, 2009.
9. Пахненко Е.П. Осадки сточных вод и другие нетрадиционные органические удобрения. - Москва, «БИНОМ. Лаборатория знаний», 2009.
10. Петрова O.A., Адрышев А.К., Струнникова H.A. Утилизация осадков городских сточных BOfl.http://www.rusnauka.com/NIO/Ecologia/2_petrova.doc.htm
11. СанПиН 2.1.7.573-96 «Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения».
12. Традиционные и перспективные методы использования и уничтожения осадков. / Экологический фонд "Вода Евразии" [Электронный ресурс] - 2010. Режим доступа: http://www.ecofond.ru/traditional. htm. Дата доступа: 15.03.2013.
13. Clive A.Edwards, Norman Q.Arancon. The Use of Earthworms in the Breakdown of Organic Wastes to Produce Vermicomposts and Animal Feed Protein. - ISWVT 2005. - PCAMRD, Los Banos Laguna, Philippines. - 16-18
14. http://www.ecologylife.ru
15. http://www.agronomiy.ru
16. http://www.ecologysite.ru
