CC BY
58
РОСТ ИВЫ ПРУТОВИДНОЙ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
Данилов Ю.И., Попова А.А., Бурцев Д.С.
(СПбГЛТА, г. Санкт-Петербург, РФ)
The influence of heavy metals contains in solid waste composts at establishment of willow plants has researched.
В последнее время в обществе широко обсуждается проблема утилизации бытовых отходов. Особенно остро этот вопрос стоит в крупных городах. С ростом экологической просвещенности используемые ранее методы становятся неприемлимыми в массовом сознании. Появляется необходимость поиска новых экологически обоснованных и экономически целесообразных путей решения проблемы утилизации городского мусора. Во всем мире наиболее целесообразным считается вторичное вовлечение отходов в круговорот веществ. Если технологии переработки металлических отходов, стекла, бумаги отлажены и в настоящее время готовы к использованию, то при рециклинге биологических отходов возникают некоторые трудности.
На сегодняшний день основным препятствием организации вторичного использования твердых бытовых отходов является отсутствие налаженной системы раздельного сбора мусора. Однако существуют экспериментальные предприятия, осуществляющие промышленную сортировку мусора. В результате переработки отходов они получают побочный продукт в виде компоста на основе биогенной фракции твердых бытовых отходов. Особенностями этого продукта являются, с одной стороны, содержание органических веществ и элементов минерального питания растений, что делает возможным использовать их в качестве удобрения. В качестве примера в табл. 1 приведено содержание элементов питания в компосте заводского приготовления ГУМ «Завод МБПО-2».
Таблица 1 - Содержание элементов питания в компосте заводского приготовления ГУМ «Завод МБПО-2»_
Элементы питания Форма Содержание, %
Органическое вещество 50,3
Азот N 1,22
Фосфор P2O5 2,46
Калий K2O 0,4-0,6
Кальций Ca 6,6
Нитраты - 6,93
Отношение С:К - 6 (не более 30)
Из таблицы видно, что в компосте содержится большое количество органических веществ, что позволяет использовать его в качестве почвенного мелиоранта. Низкое содержание доступного азота в компосте можно восполнить путем внесения бактериальных препаратов, которые способствуют переводу азота из связанного состояния в доступные для растений формы.
С другой стороны, в процессе извлечения органического материала из общей массы отходов, в него попадает большое количество примесей, содержащих тяжелые металлы (табл. 2). В частности наблюдается превышение ПДК по содержанию свинца. Содержание цинка и ртути в компосте хотя и не превышает ПДК, но имеет довольно близкое к нему значение. Таким образом, при использовании компоста будет ощущаться негативное влияние этих элементов, причем, чем выше будет доза, тем сильнее будет это влияние. В связи с этим возникает необходимость изучения влияния компоста на растения и подбора оптимальной дозы внесения.
Таблица 2 - Концентрация тяжелых металлов и мышьяка, мг/кг сухого вещества в компосте завода МПБО-2
Металл Допустимая концентрация Фактическая концентрация
1 группа 2 группа
Цинк 1750 3500 768,5
Медь 750 1500 80,5
Хром 500 1000 19,9
Свинец 250 500 349,5
Никель 200 400 8,7
Кадмий 15 30 2,6
Мышьяк 10 20 0,4
Ртуть 7,5 2,5 2,5
Воздействие тяжелых металлов на растения не однозначно. По понятным причинам использование таких отходов в сельском хозяйстве неприемлемо, поскольку вредные вещества могут попасть в пищевую цепь и, в конечном итоге, негативно отразиться на здоровье человека. Поэтому для рекультивации нарушенных ландшафтов, загрязненных территорий в качестве поглотителей и нейтрализаторов вредных веществ используются древесные растения. Предпочтение обычно отдается коренным обитателям мест предполагаемой высадки, которые отличаются малой требовательностью к условиям произрастания, высокой устойчивостью к неблагоприятным факторам среды и антропогенным загрязнениям, а также характеризуются быстрым ростом и способностью аккумулировать полютанты в большей степени. Взаимодействие «металл-растение» сложное многогранное явление, при котором необходимо учитывать особенности попадания токсиканта в растение, фитотоксичность полютантов, ответную реакцию организма не попадание токсичных элементов и т.д.
Целью работы является исследование изменений биометрических параметров при аккумуляции металлов древесных растениях ивы прутовидной на опытной рециклинго-энергетической плантации (густота 100.000 шт./га, размещение 0,2^0,5 м), а также мониторинг миграции тяжелых металлов в системе «почва-растение» при использовании в качестве удобрения компоста из твердых бытовых отходов (завод МБПО-2, пос. Янино Ленинградской обл.). Опыты закладывались в трехкратной повторности, величина делянок подбиралась таким образом, чтобы количество учитываемых растений позволяло пользоваться методами статистического анализа (Доспехов, 1979). Компост
вносился однократно в первый год выращивания на поверхность почвы в качестве подкормки. Измерения биометрических параметров проводились по общепринятым методикам. Концентрация тяжелых металлов определялось на атомно-абсорбционном спектрофотометре после предварительной подготовки образцов путем сухого озоления. Расчет содержания веществ в тканях растений осуществлялся через запас фитомассы, которая определялась по модельным образцам растений путем регрессионного выравнивания.
Анализ изменения биометрических параметров, в частности средней высоты (рис. 1), показывает, что она увеличивается с повышением дозы внесения компоста. В первый год исследования негативного влияния на рост ивы при повышении дозы компоста выявлено не было, т.к. высота увеличивается пропорционально повышения дозы внесения компоста. На второй год, при максимальной дозе внесения компоста (400 т/га) наблюдается некоторое снижение эффективности удобрения. Несмотря на сохранившееся превосходство по высоте растения в варианте с дозой внесения компоста 400 т/га потеряли энергию роста и практически сравнялись по анализируемому параметру с вариантом 200 т/га.
Рисунок 1 - Рост ивы прутовидной под воздействием различных доз внесения компоста ТБО на опытной рециклинго-энергетической плантации в возрасте 1 и 2 года
Проведенные анализы показывают, что во всех вариантах опыта концентрация тяжелых металлов (Си, РЬ, Сё, N1, Со) в почве не превышает предельно-допустимых значений. Исследование содержания тяжелых металлов в фитомассе растений показало, что ива, выращенная при повышенном фоне тяжелых металлов в почве, несколько повышает их поглощение и накапливает их больше в собственной массе, чем ива на контроле. Основной причиной этого является увеличение биометрических параметров и повышение запаса фитомассы, различия в концентрациях металлов между растениями по вариантам
опыта выражены слабее. В целом содержание тяжелых металлов в тканях растений меньше на три порядка, чем во вносимом грунте.
Таблица 3 - Содержание тяжелых металлов в компосте и фитомассе растений ивы на контроле и при внесении компоста, кг/га_
' ——^^^^ Металл Вариант ^^—__ Си 2п РЬ Сё N1
Компост 400 т 32,0 307,2 140,0 1,0 3,5
Фитомасса ивы без внесения компоста 35х10-3 648 х10-3 40х10-3 11х10-3 26х10-3
Фитомасса ивы при внесении компоста в дозе 400 т/га 57х10-3 1550х10-3 56х10-3 17х10-3 27х10-3
Таким образом, ива прутовидная оказалась отзывчивой на внесение компоста, производимого на предприятии МБПО-2 из твердых бытовых отходов. Под влиянием внесения компоста она увеличивает биометрические параметры и запас фитомассы, что увеличивает и поглощение тяжелых металлов из почвы. При увеличении дозы внесения компоста до 400 т/га на второй год несколько снижается относительная скорость роста ивы на плантации, при этом биометрические параметры и запаса фитомассы все остаются максимальными. Концентрация тяжелых металлов (меди, цинка, свинца, кобальта, никеля, кадмия) в почве при увеличении дозы внесения компоста до 400 т/га не превышают допустимых пределов.
Литература
Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта: (С основами статистической обработки результатов исследований) [Текст] / Б.А. Доспехов // М.: Колос, 1979. - 416 с.
