CC BY
157
УДК / UDC 631.879.2
ВЛИЯНИЕ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД НА АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ
ПОКАЗАТЕЛИ ПОЧВ
EFFECT OF WASTEWATER SLUDGE ON AGRI-ENVIRONMENTAL
INDICATORS OF SOIL
Басов Ю.В., кандидат сельскохозяйственных наук Basov Y.V., Candidate of Agricultural Sciences Гуляева К.Н.*, кандидат биологических наук Gulyaeva K.N., Candidate of Biological Sciences Orel Орловский государственный аграрный университет, Орел, Россия Orel State Agrarian University, Orel City, Russia
*E-mail: knk-orel@mail.ru
АННОТАЦИЯ
Химический состав осадков сточных вод (ОСВ), в зависимости от поступающих на очистные сооружения промышленных и коммунальных стоков, а также методов определения и колеблется в достаточно широком диапазоне. ОСВ характеризуются широким набором макро- и микроэлементов, включая и тяжелые металлы. В ОСВ содержится 1,00-1,34% общего азота, 0,21-0,23% общего фосфора, 0,32-0,36% общего калия при рН - 4,8-5,0. Целью работы являлось установить влияние отходов производства в виде ОСВ на окружающую среду и агроэкологические показатели почвы. В ходе проведенных исследований учитывались запасы питательных веществ в почве, их распределение по профилю, пространственно-временное варьирование в почве и доступность для растений. Показатели: кислотность почвы, усвояемые формы азота, фосфора, калия, микроэлементов, реакция среды, содержание поглощенных оснований и гумуса. Таким образом, в условиях исследуемого объекта перекрытие и плодородного слоя ОСВ приводит к накоплению в плодородном слое почвы нитратов и, в конечном итоге, в растениеводческой продукции. На участке перекрытия плодородного слоя ОСВ выявлено снижение содержания гумуса на 31,1%, подвижных форм фосфора на 14,3%, калия на 26,1% и увеличивается кислотность почв на 2,9% по сравнению с контролем. Складирование ОСВ на исследуемом участке привело к резкому накоплению в почве нитратов, с превышением ПДК от 18,2% до 218,0%, при среднем показателе на 244,5%.
ABSTRACT
The chemical composition of sewage sludge (WWS), depending on entering the treatment plants for industrial and municipal wastewater, as well as methods for determining and varies over a wide range. WWS characterized by a wide range of macro- and microelements, including heavy metals. The WWS contains 1,00-1,34% total nitrogen, total phosphorus 0,210,23%, 0,32-0,36% of potassium at pH - 4.8-5.0. The aim of the work was to determine the effect of waste products in the form of WWS on the environment and agri-environmental indicators of soil. In the course of the research were taken into account reserves of nutrients in the soil, their distribution in the profile, space-time variation in the soil and available to plants. Indicators: soil acidity, digestible form of nitrogen, phosphorus, potassium, trace elements, the reaction medium, the content of absorbed bases and humus. Thus, in terms of the object overlap and fertile layer of OSV leads to the accumulation in the fertile layer of soil nitrate and, ultimately, in crop production. In the area of overlap of the fertile layer WWS showed a reduction of humus content of 31.1%, mobile forms of phosphorus by 14.3%, 26.1% potassium, and increases soil acidity by 2.9% compared with the control. Study on the WWS storage site led to a sharp accumulation of soil nitrate in excess of the MPC from 18.2% to 218.0%, with an average to 244.5%.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Агрохимические показатели, осадки сточных вод, подвижные формы фосфора и калия, нитратный азот, кислотность почвы.
KEY WORDS
Agrochemical indicators, sediment of waste waters, slip forms of phosphorus and potassium, nitrate nitrogen, soil acidity.
В современных условиях техногенное воздействие стало одним из мощных факторов загрязнения окружающей природной среды. Большую опасность для почв и сельскохозяйственной продукции представляет нарушение требований при хранении осадка сточных вод (ОСВ), а так же его бесконтрольное использование в качестве удобрений.
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, не отвечает современным требованиям экологической безопасности, не обеспечивает должной очистки сточных вод. Во многих районных центрах очистные сооружения вообще отсутствуют.
Осадки сточных вод г. Орла являются одним из основных отходов хозяйственно-бытовой деятельности населения города. На одного жителя города ежегодно производится около 30 кг сухого вещества осадка сточных вод. Общее количество производимого в год механически обезвоженного осадка на очистных сооружениях городской канализации, обслуживаемых МПП ВКХ «Орелводоканал» составляет 54750т 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. Непрерывное 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.
Причинами, сдерживающими использование осадков, являются их высокая влажность, трудность удаления с иловых площадок, недостаточное количество и несовершенство механизмов и транспортных средств для уборки осадков, наличие в них солей тяжелых металлов и патогенной микрофлоры.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
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 м2.
В исследованиях использовали методики, принятые в опытах по растениеводству, земледелию, почвоведению и агрохимии:
а) Содержание гумуса в почве - по Тюрину;
б) рН солевой вытяжки - потенциометрическим методом;
в) Гидролитическая кислотность (Нг) - по Каппену;
г) Сумма обменных оснований ^осн.) - по Каппену-Гильковицу;
д) Подвижные: фосфор (Р2О5) и калий (К2О) - по Чирикову;
е) Общий азот - по Къельдалю;
ж) Азот щелочногидролизуемый - по Корнфилду
Указанные методы описаны в учебных пособиях и практикумах: «Агрохимические методы исследования почв» (1965); «Практикум по почвоведению» (И.С. Кауричев, 1973); «Руководство по химическому анализу почв» (Е.В. Аринушкина, 1970); «Практикум по агрохимии» (Л.В. Петербургский, 1968; А.С. Радов и др., 1985; Б.А. Ягодин и др., 1987).
Исследования почвы проводились на предварительно отобранных образцах в соответствии с действующими нормативными актами в области анализа почвы и методов отбора проб.
Почвенный покров исследуемого участка представлен серыми лесными почвами суглинистого механического состава.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В ходе проведенных исследований учитывались запасы питательных веществ в почве, их распределение по профилю, пространственно-временное варьирование в почве и доступность для растений. Показатели: кислотность почвы, усвояемые формы азота, фосфора, калия, микроэлементов, реакция среды, содержание поглощенных оснований и гумуса. Исследованы 10 почвенных образцов с участка перекрытия плодородного слоя и 3 пробы с прилегающей к ОС территории (контроль). Результаты исследований образцов почвы приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Результаты лабораторных исследований почвенных образцов
Номер пробы Агрохимические показатели, мг/кг
Гумус% | Фосфор, (Р2О5) | Калий (К2О) | Нитратный азот | рН, ед.
Пробы, отобранные на участке перекрытия плодородного слоя почвы
1 3,15 327,2 367,7 301,0 5,59
2 0,51 119,3 183,0 107,9 7,41
3 2,74 233,0 85,6 145,1 7,0
4 1,32 149,8 101,5 163,8 6,69
5 2,63 231,4 178,2 290,3 7,03
6 1,46 157,6 152,0 139,7 6,85
7 0,81 102,0 69.7 413,4 6,62
8 2,56 218,6 247,4 197,0 6,32
9 1,98 190,0 143,0 218,7 6,67
10 0,59 196,7 104,3 158,5 7,07
среднее 1,78 192,6 163,2 213,5 6,73
Контрольные пробы, отобранные на прилегающей территории
1 2,53 211,2 183,6 110,6 7,0
2 2,56 214,1 219,3 90,7 6,97
3 2,66 238,5 259,4 60,6 6,83
среднее 2,58 221,3 220,7 87,3 6,93
Пробы к контролю - 0,803 - 23,0 - 57,5 + 126,2 + 0,2
31,1% 14,3% 26,1% 244,5% 2,9%
По степени кислотности почвы подразделяются на сильнокислые, имеющие рН 3,5-4.0; кислые - 4.0-5.0; слабокислые - 5.0-6.0; нейтральные - 7.0; щелочные - 7.0-8.0; сильнощелочные - 8.0-8.5.
Кислотность почв в отобранных образцах на участке перекрытия неоднородного слоя ОСВ варьирует от нейтральной (рН 6,32-6,85) до щелочной (рН 7,0-7,41) при среднем значении 6,73, что на 2,9% выше, чем у контрольного образца (рН 6,93). Это говорит о том, что ОСВ оказывают подкисляющее действие на плодородный слой почвы и накопления в нем токсичного для растений подвижного алюминия (таблица 1, рисунок 1).
Содержание гумуса в почве (содержание органического вещества) является основным агроэкологическим показателем. Гумус является источником большей части доступного растениям азота. При его минерализации происходит также высвобождение фосфора.
По содержанию гумуса почвы считаются крайне бедными при содержании его 1% и менее, бедными 1-2%, недостаточно обеспеченными 2-3%, средне обеспеченными 34%, хорошо обеспеченными - более 5%.
Содержание гумуса в отобранных образцах на участке перекрытия плодородного слоя почвы ОСВ варьирует от 0,51% (крайне бедные почвы) до 3,15% (среднеобеспеченные) при среднем значении 1,78% (бедные), что на 31,1% меньше, чем содержание его в контрольном образце (2,58). Это говорит о том, что в сложившихся условиях ОСВ снижают содержание органического вещества в почве, что приводит к ухудшению почвенного плодородия.
Степень обеспеченности почв подвижными формами фосфора (Р2О) оценивается по следующим показателям, мг/кг: почвой до 30,0 - очень низкая; 31,080,0 - низкая; 81,0-150,0 - средняя; 151,0-200,0 - повышенная; 201,0- 300,0 - высокая; более 300 - очень высокая.
Содержание подвижных форм фосфора в отобранных образцах на участке перекрытия плодородного слоя колеблется от 102, 0 мг/кг почвы (среднее) до 327,2 мг/кг почвы (высокое) при среднем значении 192,6 мг/кг почвы (повышенное), что на 14,3% меньше, чем у контрольного образца(221,3 мг/кг почвы). Это говорит о том, что ОСВ снизили содержание подвижных форм фосфора на исследуемом участке (Рис.1).
250 200 150 100 50 0
Гумус
| Фосфор
|Калий
Нитраты
Рн
Контроль
Участок под ОСВ
Рисунок 1 - Агрохимические показатели техногенно нарушенного участка
Степень обеспеченности почв подвижными формами калия (К20) оценивается по следующим показателям, мг/кг почвы: до 40,0 - очень низкая; 41,0-80,0 - низкая; 81,0140,0 - средняя; 141,0-200,0 - повышенная; 201,0-300,0 - высокая; более 300 - очень высокая.
Содержание подвижных форм калия в отобранных образцах на участке перекрытия плодородного слоя почвы ОСВ колеблется от 69,7 мг/кг почвы (низкое) до 367,7 мг/кг почвы (очень высокое) при среднем значении 163,24 мг/кг почвы (повышенное), что на 26,1% меньше, чем у контрольного образца (220,7 мг/кг почвы).
Это свидетельствует о том, что ОСВ снижает содержание содержанию подвижных форм калия.
Анализ данных лабораторных исследований почвенных образцов, отобранных на исследуемом участке нарушенных земель (табл.1), показывает, высокое содержание нитратов с превышением ПДК (130 мг/кг). Превышение ПДК по нитратам варьирует от 139,7 мг/кг до 244,5 мг/кг при среднем значении 213,5 мг/кг, что на 144,5% выше, чем у контрольного образца (87,3 мг/кг почвы) (рис.1).
Таким образом, в условиях исследуемого объекта перекрытие и плодородного слоя ОСВ приводит к накоплению в плодородном слое почвы нитратов и, в конечном итоге, в растениеводческой продукции. Выводы:
1. На участке перекрытия плодородного слоя ОСВ выявлено снижение содержания гумуса на 31,1%, подвижных форм фосфора на 14,3%, калия на 26,1% и увеличивается кислотность почв на 2,9% по сравнению с контролем.
2. Складирование ОСВ на исследуемом участке привело к резкому накоплению в почве нитратов, с превышением ПДК от 18,2% (Пр. №6) до 218,0% (Пр. №7), при среднем показателе на 244,5%.
3. В целях устранения отрицательного воздействия ОСВ на окружающую среду и почвенное плодородие на исследуемом участке требуется проведения комплекса мероприятий, направленных на восстановление утраченного естественного плодородия почв.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. 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.
2. 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
3. (Орелоблэконадзор); Вышегородских Н.В., Рыжиков В.В., Григорьев В.К. и др. -Орел: Издательский Дом «Орловская литература и книгоиздательство» («ОРЛИК»); 2012. - 172 с.
4. Кузнецов А.Е., Градова Н.Б. Научные основы экобиотехнологии / Учебное пособие для студентов. - М.: Мир, 2006.
5. Мельников А.А. проблемы окружающей среды и стратегия ее сохранения: Учеб. пособие для вузов. - М.: Академический проспект; Гаудеамус, 2009.
6. Голубовская Э.К. Биологические основы очистки воды. - М.: Высш. шк., 1978.
7. СанПиН 2.1.7.573-96 «Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения».
8. Петрова О.А., Адрышев А.К., Струнникова Н.А. Утилизация осадков городских сточных вод. http://www.rusnauka.com/NIO/Ecologia/2_petrova.doc.htm
9. Пахненко Е.П. Осадки сточных вод и другие нетрадиционные органические удобрения. - Москва, «БИНОМ. Лаборатория знаний», 2009.
10. 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.
11. Евилевич А. З., Евилевич М. А. Утилизация осадков сточных вод. Л.: Стройиздат, Ленинградское отделение, 1988 г.
12. http://agronomiy.ru/pokazateli- ekologicheskogo-sostoyaniya-pochv.html
13. http://www.ecologylife.ru
14. http://www.agronomiy.ru
15. http://www.ecologysite.ru
