Влияние удобрений на основе осадков сточных вод на загрязнение почвы тяжелыми металлами

ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ НА ОСНОВЕ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД НА ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЫ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

© Пескарев А.А.*

Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К.А. Тимирязева, г. Москва

Целью исследования было изучение влияния осадка сточных вод и компостов на его основе на содержание тяжелых металлов в дерново-подзолистой супесчаной почве. Исследования такого рода необходимы для разработки экологически безопасной утилизации осадков сточных вод в качестве нетрадиционных органических удобрений.

Ситуация, создавшаяся в сельскохозяйственном производстве России, вызывает необходимость пополнения ресурсов удобрений, в частности органических, путем использования дополнительных источников питательных веществ и органических материалов в земледелии, в том числе за счет муниципальных и промышленных отходов, прежде всего осадков сточных вод [5, с. 129].

За рубежом, в зависимости от региональных геоэкологических особенностей стран, в агропроизводстве используют от 10 до 90 % накапливающихся ОСВ, в среднем в Западной Европе - 30-40%. В мире прослеживается устойчивая тенденция к ежегодному росту этого показателя в общих объемах утилизации. По прогнозам, в США к 2010 г. он составит не менее 60 %. В нашей стране по самым оптимистическим оценкам использование ОСВ в агрикультуре пока достигает лишь 5-7 %.С учетом резкого дефицита минеральных и органических удобрений высказывается мнение о том, что дозы ОСВ 30-40 т/га и более могут привести к значимым изменениям агрохимических свойств почв и будут экономически рентабельны [2, 4].

Однако широкое применение ОСВ затрудняется тем, что именно в них при очистке сточных вод концентрируются различного рода загрязнители, содержащиеся в этих водах, в том числе тяжёлые металлы [5, 7].

Исходя из вышесказанного, целью научного исследованиябыло изучение влияния осадка сточных вод и компостов на его основе на содержание тяжелых металлов в дерново-подзолистой супесчаной почве.

Методы и объекты исследования

Исследование проводилось в 2006-2008 гг. в опытном хозяйстве Всероссийского научно-исследовательского, конструкторского и проектно-

* Аспирант кафедры Экологии.

технологического института органических удобрений и торфа (ВНИПТИ-ОУ).Полевой опыт заложен по мелкоделяночной схеме:

1. Контроль без удобрений;

2. ОСВкомп. 30 т/га*;

3. ОСВисх. 30 т/га;

4. ОСВисх 30 т/га + известкование 3 т/га;

5. ВКосв 15 т/га;

6. ВК0св 15 т/га + известкование 3 т/га;

7. ВКосв 15 т/га + N^20";

8. ВКосв 15 т/га + ^20К120 + известкование 3 т/га.

Примечание: * Дозы ОСВ и ВК0св даны на 50 % влажность.

Дозы минеральных удобрений в сумме за звено севооборота.

Звено севооборота: ячмень - овес - горчица белая.

Опыт заложен в 4-х кратной повторности с рендомизированным расположением делянок. Площадь делянки 3 м2.

Применяемые органические удобрения:

ОСВисх - механически обезвоженный свежий осадок сточных вод с очи -стных сооружений МУП «Владимирводокал» г. Владимира;

ОСВкомп. - осадок, прошедший стадию мезофильного компостирования в естественных условиях в течение 10 месяцев на открытой площадке хранения;

ВКосв - вермикомпост из ОСВисх с добавлением навоза КРС (1: 0,15).

Вермикомпостирование ОСВисх г. Владимира осуществлялось культурой червя Е18еша:РэеШа (навозный червь) в ложах размером 2 х 1 ми высотой 0,5 м в закрытом помещении при естественной температуре воздуха (не ниже 18-20 °) и влажности субстрата 70-75 %.

В образцах почв проводили определение подвижных форм ТМ после экстракции (соотношение почва: экстракт - 1: 2,5); 1 Мацетат-аммоний-ным буфером (рН 4,8) [3, с. 122].

Результаты и их обсуждение

Используемый в опыте осадок сточных вод г. Владимира содержал широкий спектр микроэлементов. Так как валовое содержание элементов, относящихся к группе тяжелых металлов, было значительно ниже ПДК, то данный осадок отвечал требованиям ГОСТа РФ 17.4.3.07-2001 «Охрана природы. Почва. Требования к свойствам осадков сточных вод при использовании их в качестве удобрения».

Важным фактором, влияющим на подвижность элементов, является длительность периода последействия, поэтому изучение динамики концентрации подвижных форм ТМ по последействию - необходимый этап разработки экологических основ технологии применения ОСВ и компо-стов из ОСВ.

Для оценки изменения и интенсивности накопления ТМ в почве под влиянием ОСВ и вермикомпоста использовались параметры Кс и гс.

Кс - коэффициент, характеризующий отношение аномальной концентрации элемента в варианте опыта (Сак) к концентрации этого элемента в контроле (Сф).

Кс = Сак : Сф

где гс - показатель суммарного превышения уровня элементов в пределах аномалий над фоном (контроль).

гс = £Кс -

где п - число элементов с Кс > 1

Как свидетельствуют данные табл. 1, подвижность элементов в пахотном слое почвы опыта по годам исследований варьировала неоднозначно.

Таблица 1

Влияние ОСВ и ВК0св на динамику подвижных форм микроэлементов в пахотном слое почвы

Элементы ПДКв почве, мг/кг Действие

Контроль ОСВ 30 т/га ОСВ 30 т/га + известь ВКосв 15 т/га Контроль ОСВ 30 т/га ОСВ 30 т/га + известь ВКосв 15 т/га

Свинец 6 0,58 0,74 1,28 0,75 1,29 0,68 1,17 0,51 0,71 1,39 0,72 1,41 0,61 1,20

Кадмий - 0,10 0,36 3,60 0,33 3,30 0,23 2,30 0,11 0,36 3,27 0,47 4,27 0,24 2,18

Медь 3 1,34 4,39 3,28 4,59 3,42 3,09 2,31 0,22 0,36 1,64 0,23 1,05 0,24 1,09

Цинк 23 1,63 7,32 4,49 6,53 4,01 5,90 3,62 1,37 2,76 2,01 2,98 2,18 2,20 1,61

Никель 4 0,70 1,13 1,61 1,19 1,70 2,05 2,93 0,68 0,89 1,31 0,98 1,44 0,83 1,22

Хром не норм. 0,37 0,57 1,54 0,61 1,65 0,39 1,05 0,20 0,26 1,30 0,25 1,25 0,24 1,20

гс 10,80 10,37 8,38 5,92 6,60 3,50

Примечание: в числителе - содержание элемента, мг/кг, в знаменателе - коэффициент концентрации (Кс).

Интенсивность их накопления в почве была обусловлена в основном количественным уровнем ТМ в удобрениях в данной форме и дозой внесения (табл. 2).

Наиболее мобильными в составе ОСВисх. из группы ТМ являлись гп, CuCd вследствие высокой способности к комплексообразованию. Это обстоятельство обусловило повышение содержания этих элементов относи-

тельно фона (контрольный вариант) в год внесения ОСВисх в 4,5, 3,3 и 3,6 раза. Суммарный уровень загрязнения гс был равен 10,8. По величине Кс элементы на варианте с ОСВ 30 т/га располагались в следующие убывающие ряды:

- по действию - гп > Са > Си > N1 > Сг > РЬ;

- во второй год последействия - Са > гп > Си > РЬ > гп > N1.

Таблица 2

Поступление ТМ с удобрениями, кг/га сухого вещества

Валовые формы

ОСВИсх. 30 т/га 0,411 0,054 2,00 6,00 0,48 3,70

ВКосв 15 т/га 0,19 0,030 0,89 2,86 0,36 1,24

Подвижные >ормы

ОСВисх. 30 т/га 0,110 0,014 0,154 1,27 0,12 0,036

ВКосв 15 т/га 0,039 0,003 0,059 0,53 0,05 0,012

По действию ВК0св 15 т/га содержание подвижных форм ТМ увеличивалось в меньшей степени, о чем свидетельствует уровень гс, составивший 8,38 ед. Элементный ряд, согласно значениям Кс, был таковым: гп > N1 > Си > Са > рь > Сг.

Во второй год последействия ВК0св на первом месте по Кс также был Са (2,18), затем гпсКс = 1,60. Кс остальных элементов в сравнении с предыдущим годом были выше в 1,2 раза, но меньше, чем в год прямого действия.

Как следует из табл. 1, уровень загрязнения пахотного слоя почвы во 2-й год последействия заметно снизился и составил для ОСВисх 30 т/га 5,92, для ВКосв - 3,50. Наибольшее влияние на миграционную способность металлов оказывает почвенная кислотность. Поскольку растворяемость большинства элементов с увеличением значений рН снижается, незначительные ее колебания способны вызвать изменения в поглощении ионов металлов.

Известкование, являясь мощным фактором снижения почвенной кислотности, может существенно изменить доступность ТМ для растений. Механизм изменения подвижности ТМ под влиянием известкования достаточно сложный. При известковании почвы значительная часть металлов пахотного слоя иммобилизуется в форме нерастворимых карбонатов и гидроксидов. Кроме того, внесение извести усиливает биологическое поглощение металлов за счет активации почвенной биоты, а также создает

условия для проявления антагонизма ионов щелочно-земельных металлов.

* * *

В ходе выполнения научного исследования по изучению влияния ОСВ и компостов на содержание тяжелых металлов в дерново-подзолистой почве было выявлено, что:

- наиболее мобильными в составе ОСВисх. из группы ТМ являлись гп, Си и Cd вследствие высокой способности к комплексообразованию;

- известкование явилось мощным фактором снижения почвенной кислотности, что может существенно изменить доступность ТМ для растений

- уровень суммарного загрязнения во 2-ой год последействия (в 2008 г.) снизился почти в 2 раза по ОСВисхи в 2,5 раза поверми-коипосту.

Список литературы:

1. ГОСТ Р 17.4.3.07-2001 «Охрана природы. Почва. Требования к свойствам осадков сточных вод при использовании их в качестве удобрения».

2. Осадки сточных вод и другие нетрадиционные органические удобрения: учебное пособие / Е.П. Пахненко. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. - 311 е.: ил.

3. Практикум по агрохимии: учебноепособие. - 2-е изд., перераб. и доп. / Под ред. В.Г. Минеева. - М.: Изд-во МЩ 2001. - 689 с.

4. Стратегия использования осадков сточных вод и компостов на их основе в агрикультуре / Под ред. академика Россельхозакадемии Н.З. Ми-лащенко / ВИУА им. Д.Н. Прянишникова. М.: Агроконсалт, 2002, - 140 с.

ЛИШАЙНИКИ БАССЕЙНА РЕКИ АЛАЗЕЯ

© Порядина Л.Н.*

Институт биологических проблем криолитозоны СО РАН, г. Якутск

В статье приводятся данные проведенных впервые автором лихено-логических исследований в бассейне реки Алазеи: таксономический список лишайников, доминанты, редкие виды, разнообразие лишайников в растительных зонах. Освещаются вопросы влияния высоких паводков на мохово-лишайниковый покров изученной территории.

В последние годы населенные пункты, расположенные в бассейне среднего течения реки Алазеи (северо-восточная Якутия) испытывают ежегодные разрушительные подтопления паводковыми водами, которые серьезно угрожают населению, жилым домам и объектам жизнеобеспечения сел. В 2008 году была создана комплексная экспедиция ИМЗ СО РАН, ИФТПС СО РАН, ИБПК СО РАН с целью изучения причин изменения гидрологи-

* Научный сотрудник, кандидат биологических наук.