CC BY
48
ПРИМЕНЕНИЕ ОСВ
УДК 631.86:631.452
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ АЛТАЙСКОГО КРАЯ
А.В. Тиньгаев, к.т.н.
ВНИИ гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова, e-mail: [email protected]
В статье показаны перспективы использования органических отходов в качестве нетрадиционных удобрений для повышения плодородия почв и улучшения экологической ситуации в регионе. Для эффективного и экологически безопасного использования отходов на сельскохозяйственных угодьях разработана компьютерная система, обеспечивающая поддержку решений по видам и возможным объемам использования сточных вод, животноводческих стоков и осадков сточных вод в Алтайском крае.
Ключевые слова: органические отходы, нетрадиционные удобрения, сточные воды, животноводческие стоки, осадки сточных вод, плодородие, урожай, компьютерная система.
PERSPECTIVES OF ORGANIC WASTES APPLICATION FOR INCREASE OF SOIL FERTILITY IN ALTAI REGION
A.V. Tin'gaev
Perspectives of organic wastes application as non-traditional fertilizers for increase of soil fertility and improvement of ecological situation in Altai region are shown in article. Computer system providing decisions for types and doze of sewage sludge and animal sludge application for effective and ecologically safe activity is elaborated and tested.
Keywords: organic wastes, non-traditional fertilizers, sewage sludge, animal sludge, fertility, harvest, computer system.
В Алтайском крае в последние десятилетия существенно уменьшены объемы проведения почвовосстанови-тельных мероприятий (показатели по известкованию почв снизились в 11 раз, внесение органических удобрений - в 7 раз и минеральных удобрений - в 19 раз), что привело к ухудшению физических и химических свойств почвы, потерям гумуса [1]. Все это не только снижает урожайность сельскохозяйственных культур, но и способствует деградации почвы и, как следствие, потери устойчивости агроландшафтов. При ограниченных ресурсах всех видов удобрений возрастает необходимость более широкого использования различных органических отходов в качестве нетрадиционных удобрений. С другой стороны, решается проблема охраны окружающей среды от загрязнения большими объемами накопившихся отходов путем их утилизации. В настоящее время в крае накоплено осадка сточных вод (ОСВ) свыше 1,5 млн. т, количество, достаточное для повышения плодородия почвы на площади более чем 25 тыс. га. Ежегодное поступление ОСВ с очистных сооружений девяти крупнейших городов Алтайского края составляет свыше 40 тыс. т в сухом веществе. Сроки хранения осадков в местах их обезвоживания (на иловых площадках) и складирования составляют от 1 до 30 лет в зависимости от объемов их поступления с очистных сооружений. Это вызывает отчуждение территории и загрязнение прилегающих земель и водоисточников [2]. Особенно большой вред наносят сточные воды. За год в водные объекты Алтайского края сбрасывается более 191 млн. м3 загрязненных сточных вод.
Сточные воды городов Алтайского края слабоминерализованные (0,65-1,1 г/л), по химическому составу гидрокарбонатные, гидрокарбонатно-хлоридные натриевые, натриево-кальциевые, со слабощелочной до щелочной реакцией среды (рН 7,2-9,0). В анионном составе
преобладают гидрокарбонаты (62,3-481,9 мг/л) и хлориды (134,0-203,2 мг/л), в катионном составе натрий (108,9-412,5 мг/л) и кальций (62,7-123,6 мг/л). Преобладающими солями являются бикарбонат натрия и кальция и хлористый натрий. Содержание окисляющихся веществ (ХПК) в сточных водах изменяется в пределах 101,3-1566,2 мгО2/л на 7,2-56,1% представленных органическими соединениями. В сточных водах содержание основных элементов питания колеблется: азота 0-25,5 мг/л, фосфора 0-48,2 мг/л, калия 5,0-23,6 мг/л, наряду с полезными для растений элементами, обнаруживаются тяжелые металлы (ТМ). Так, в сточных водах г. Рубцовска содержание свинца и кадмия превышает ПДК и составляет соответственно 0,031 и 0,014 мг/кг. Очищенные сточные воды в ряде случаев можно без ущерба природной среде использовать на орошение сельскохозяйственных культур. Лабораторно-полевые опыты, проведенные АФ НИИССВ «Прогресс» [2], и сделанный автором прогноз концентрации тяжелых металлов в почве при орошении сточными водами, показали, что за 30 лет произойдет увеличение содержания ТМ в почве, но не превысит значений ПДК.
Объем животноводческих стоков только свинокомплекса ГКУП «Антипинское» с поголовьем свиней 24000 голов составляет 150 тыс. м3 в год. В состав стоков входит большое количество органических и питательных элементов, так необходимых растениям. Химический состав стоков во многом зависит от способа их удаления из помещений ферм. Животноводческие стоки характеризуются средней степенью минерализации, концентрация растворенных вещество по сухому остатку варьирует по годам от 2409 до 5380 мг/л (в среднем 4002 мг/л), а прокаленный остаток от 1418 до 3045 мг/л (среднее 2460 мг/л), что указывает на высокое содержание в свиностоках органических веществ. Из ионов со-
лей в стоках в анионном составе преобладают бикарбонат-ион и хлор-ион, а из катионов - калий и кальций. Реакция свиностоков слабокислая, близкая к нейтральной (рН 6,6). Свиноводческие стоки содержат: азота 744 мг/л, фосфора 532 и калия 843 мг/л. В стоках содержатся многие микроэлементы, поэтому жидкие органические удобрения можно считать комплексными удобрениями.
Осадки сточных вод г. Барнаула, полученные на канализационных очистных сооружениях КОС-2 (преимущественно от очистки хозяйственно-бытовых сточных вод на искусственно-биологических сооружениях), относятся к I группе по допустимому содержанию тяжелых металлов и пригодны для использования в качестве удобрений под различные культуры, кроме овощных, грибов, зеленных и земляники. С каждой тонной сухих осадков в почву поступает свыше 300 кг органического вещества, до 10 кг азота, до 20 - фосфора, 15 - калия, а также необходимые для растений микроэлементы: цинк, медь, марганец, молибден, кобальт и др.
Выполненный автором анализ по материалам АФ НИИССВ «Прогресс» показал, что в Алтайском крае в виде органических отходов содержится около 125 тыс. т биогенных элементов, которые с успехом могут быть
использованы в сельскохозяйственном производстве (рис. 1).
Использование сточных вод и различных осадков в качестве нетрадиционного органического удобрения положительно влиянило на плодородие, свойства почв и их продуктивность. Так, при внесении в почву стоков свинокомплекса «Антипинский» нормой 300 м3/га за трехлетний период содержание гумуса в пахотном слое возросло с 6,33 до 6,52%; валового азота возросло с 0,439 до 0,482%; фосфора с 0,218 до 0,236% и калия с 2,65 до 2,98%. Содержание легкогидролизуемого азота в пахотном слое повысилось в 1,3 раза, содержание подвижного фосфора в 1,14 раза, а содержание обменного калия в 1,7 раза. Урожайность овса увеличилась в 1,2 раза по сравнению с контролем.
При 14-летнем использовании сточных вод г. Алей-ска содержание гумуса в пахотном слое повысилось в 1.4 раза от 3,8 до 5,41%, азота общего в 1,7 раза с 0,19 до 0,33%, подвижного фосфора в 1,1 раз с 163,7 до 173 мг/кг, обменного калия в 1,1 раза с 251,2 до 275 мг/кг. Средняя урожайность сена многолетних трав при круглогодовом использовании сточных вод составила 6,46 т/га, что в 3,32 раза выше, чем в контроле.
67,5
I Сточные воды ■ Животноводческие стоки ■ Осадок сточных вод
Рис. 1. Объем биогенных элементов в различных видах отходов Алтайского края, тыс. т.
ГИС управления органическими отходами в сельскохозяйственном производстве
Блок анализа входов: содержит исходную информацию, производит обработку данных
Блок принятия решений: выработка оптимального варианта по использованию органических отходов
Блок сравнения: анализ способов утилизации органических отходов
координация
Контроль: анализ формирования органических отходов в регионе
Вход:технические, экономические и социальные условия в регионе
Блок воздействия: выработка административных мер для уменьшения органических отходов и их утилизации
Контроль степени достижения цели
Выход: органические отходы
Рис. 2. Функции принятия и реализации решений по управлению органическими отходами
в сельскохозяйственном производстве
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
