ВЫВОДЫ

Химическийсостав осадковсточных водне стабилен.ОСВ очистныхсооруженийг.Курска содержитширокий набормакро- и микроэлементов,включая тяжелыеметаллы. Содержаниеобщего азотав них колеблетсяв пределах 1,0– 1,34%, фосфора –0,21-0,23% и калия –0,32-0,36%. В ОСВ обнаруживаетсяособо контролируемыеионы металлов:свинца, хрома,кадмия, ртутии другие.

По своему химическомусоставу ОСВг.Курска вполнепригоден вкачестве местногооргано-минеральногоудобрения.

Осадки сточныхвод обладаютвысокой удобрительнойценностью.Определено,что в условияхвегетационногоопыта на темно-серойлесной почвезначительноувеличивается урожайностьсельскохозяйственныхкультур. Прибавкаурожая озимойпшеницы составила27,0-32,6 ц/га, кукурузы60-185 ц/га.
Осадки сточныхвод способствуютповышениюконцентрацииионов Cl^-,SO₄^2-,Ca²⁺.Эти изменениякак в качественном,так и в количественномотношении(увеличиваетсямасса сухогоостатка воднойвытяжки) близкик эффекту привнесении навоза.
Осадки сточныхвод положительновлияют на физическиесвойства почвы,в том числе навлагоемкость.Существенновозрастаетв почве количествообщего азота.
Осадки сточныхвод повышаюткустистость,количествои крупностьзерен злаковыхкультур, другиепоказателиструктурногоанализа растений.
Нормированноевнесение ОСВв почву не повышаетв растенияхуровень концентрацииионов тяжелыхметаллов вышеПДК, их содержаниенаходится впределах норм,предусмотренныхдля сельскохозяйственныхкультур вживотноводстве.
Под влияниемОСВ не снижаетсякачество зернаозимой пшеницы.Повышаетсяколичествосырой клейковинына 11,1 – 13,6%.
Наибольшийбиоэнергетическийи экономическийэффект от внесенияОСВ обеспечиваетсяпри возделываниипропашныхкультур (кукурузаи др). Высокоеколичествобиоэнергииполучено прииспользованииОСВ совместнос известью иминеральнымиудобрениями.
Научно обоснованныйвозврат органическоговещества, другихэлементовпитания, содержащихсяв осадках сточныхвод, в биологическийкруговоротспособствуетповышениюплодородияпочв, урожайностисельскохозяйственныхкультур иоздоровлениюокружающейприроднойсреды.

ПРЕДЛОЖЕНИЕПРОИЗВОДСТВУ

Осадки сточныхвод г.Курскаследует использоватьв качествеоргано-минеральногоудобрения вдозах от 20 до40 т/га при влажности50%.

Дозы ОСВ устанавливаютсядифференцированно,в зависимостиот типа почв,степени ихокультуренностии обеспеченияэлементамипитания возделываемыхсельскохозяйственныхкультур, с учетомв каждом конкретномслучае содержаниятяжелых металловв почве и виспользуемыхосадках сточныхвод с тем, чтобыколичествоособо контролируемыхэлементов непревышало ПДКкак в почве,так и в выращиваемыхрастениях.

Внесениеосуществлятьне чаще одногораза в 5 лет подосновную обработкупочвы или подзяблевую вспашку,преимущественнопод зерновые,техническиеи кормовыекультуры (кукурузуи др).

На правах рукописи

БОГАТЫРЕВ СЕРГЕЙ МИХАЙЛОВИЧ

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИИСПОЛЬЗОВАНИЯОСАДКА СТОЧНЫХВОД В КАЧЕСТВЕУДОБРЕНИЯ ВУСЛОВИЯХ КУРСКОЙОБЛАСТИ

11.00.11.– Охрана окружающейсреды и рациональное использованиеприродныхресурсов

Диссертация

насоисканиеученой степени

кандидатасельскохозяйственныхнаук

Научный руководитель:

Заслуженныйработник высшейшколы РФ,

член-корреспондентРАЕН и РЭА,

доктор химическихнаук,

профессор

ЖуковаЛюдмила Алексеевна

Курск– 1999

ВВЕДЕНИЕ

Актуальностьработы. Сростом численностинаселениявозрастаютмасштабыпроизводственнойдеятельности,поэтому проблемаоптимизациивзаимодействиячеловека иприроды являетсяактуальнойи решение ееимеет большоезначение вулучшенииокружающейсреды.

Интенсификацияземледелияи недостаточноевнесение впочву органическоговещества приводятк излишнейминерализациигумуса – основногоносителя плодородия.К примеру, запоследние 2-3десятилетиясодержаниягумуса в Нечерноземнойзоне уменьшилосьна 0,5-0,7 т/га, вЦентрально-Черноземнойполосе на –1,0-1,5 т/га.

Установлено,что почвы подзерновымикультурамиежегодно теряют 0,5-1,5 т/гагумуса, подпропашнымипотери в 1,5-3 разавыше.

Снижение плодородияпочв характернои для Курскойобласти.

В 1985 г. вРоссийскойФедерациивнесено 457 млн.торганическихудобренийвключая ОСВ,в 1990 г. – 575 млн.т, ак 1995 г. эта цифрадолжна былаувеличитьсядо 697 млн.т.

Согласнорасчетам научныхутверждений,даже такой роствнесения органикине в состоянииобеспечитьбездефицитныйбаланс гумусав почвах. Отсюдавозникаетострая необходимостьмаксимальногоувеличенияпроизводствавсех видоворганическихудобрений, втом численетрадиционных.

Ежегоднов нашей странетолько в животноводственакапливаетсяоколо 1,0 куб.кмсточных вод.В них содержится4,5 млн.т. азота,100 тыс.т фосфора,700 тыс.т калия.Используя лишьживотноводческиесточные водыдля улучшениявозделываниясельскохозяйственныхкультур, можнополучить впересчете назерно дополнительныйурожай свыше7 млн.т зерна.

Нарядус применениемв качествеудобренийнавоза, навознойжижи, птичьегопомета, компостов,соломы, опилков,лесного опада,зеленых растений,сапропеля,большой интереспредставляетиспользованиев качествеместного удобренияканализационногоила – осадкасточных вод(ОСВ) городскихочистных сооружений(ГОС). По ориентировочнойоценке общееколичествоОСВ на станцияхРоссии в 1995 годусоставило свыше10 млн.т по сухомувеществу. Изсуществующихметодов утилизацииосадков наиболеенадежным иэкологическивыгодным являетсяметод почвенногоудаления. Выявлено,что 10 млн.тосадков сточныхвод по содержаниюсухого вещества,основных элементовпитания иудобрительнойценности равноценныпримерно 50 млн.тнавоза. Использованиечасти ОСВ наудобренияпозволит сохранитьзначительноеколичествоминеральныхтуков, уменьшитдефицит гумуса.

Из литературныхданных следует,что в большинствеслучаев поудобрительнойценности ОСВне уступаютподстилочномунавозу. Основныетехническиеи технологическиепроблемыиспользованияостаточныхилов прямосвязаны с сельскимхозяйством.ПравильноеприменениеОСВ позволитповысить плодородиепочв и урожайностьсельскохозяйственныхкультур, обеспечитохрану окружающейсреды. Осадкисточных водиндивидуальныпо своему химическомусоставу. Нанастоящиймомент ониновые и покамалоизученныеудобрения, чтонередко создаетвесьма подозрительноек ним отношение.

В сточныхводах возможенспонтанныйпроцесс образованияновых, неизвестныхсоединений,механизм формированиякоторых существующимиметодами установитьчрезвычайнотрудно. Илынекоторыхочистных сооруженийобладают выраженнойфитотоксичностью,которая можетбыть обусловленазагрязнениемэтих осадковорганическимисоединениями,обладающимигербициднымисвойствами.

Однакоосновным фактором,сдерживающимприменениеОСВ в растениеводстве,является наличиев них солейтяжелых металлов,влияние которыхна почву, растенияи безвредностьпродуктов малоизучено. Следовательно,для оптимальногорешения данноговопроса имеетсяряд трудностейи много ещенеразрешенныхзадач.

Для правильногоиспользованияосадков городскихсточных водв качествеудобрений,необходимов каждом конкретномрегионе организоватьвсестороннееизучение иххимическогосостава, определитьвлияние ОСВна плодородиепочв, урожайи качествосельскохозяйственныхкультур.

В настоящеевремя в Россииимеется малоданных порассматриваемымвопросам.

Разработканаучных основпримененияОСВ в качествеудобрений,возврат элементовпитания, в основном,естественногопроисхождения,в почвеннуюсреду и в итогеоздоровлениеприроды – главнаяцель нашихисследований.

Цель исследований.Выявлениевозможностииспользованияосадков городскихсточных водв качествеудобрения иполученияэкологическичистой растениеводческойпродукции вЦентральномЧерноземьеявляется цельюисследований.

Для достиженияцели были поставленыследующиезадачи:

изучить химическийсостав осадкасточных водочистных сооруженийг.Курска;
выявитьудобрительнуюценность ОСВи определитьего влияниена показателироста растенийв зависимостиот периодичностивнесения ивида культурзвена севооборота;
изучить характеризменениямикроэлементногосостава почвыи растений подвлиянием ОСВи минеральныхудобрений;

Основныеположения,выносимые назащиту:

осадок сточныхвод как источникоргано-минеральныхвеществ с широкимспектроммакро-микроэлементов;
повышениеплодородияпочв, урожайностисельскохозяйственныхкультур и иххарактеристикпри использованииосадков городскихсточных вод;
санитарнаячистотасельскохозяйственнойпродукции иоздоровлениеокружающейприроднойсреды.

Научная новизна.Впервыеизучен химическийсостав ОСВКурских городскихочистных сооружений.Разработанынаучно-практическиеосновы обеззараживанияи примененияего в качествеудобрения.Изучено влияниеОСВ на агрохимическиесвойства почвы,рост, урожайи качестворазличныхсельскохозяйственныхкультур, выращенныхв условияхполевых опытов.Выявлена ихположительнаяроль в обогащениипочвы органическимивеществами,элементамипитания растений,определеныоптимальныедозы их примененияв качествеудобрений.

Практическаяценность работы.Работаимеет практическуюценность. Такместный ОСВобладает высокойудобрительнойэффективностьюпри внесенииего один разв пять лет вдозе до 20…40 т/гасухого вещества.Разработанныерекомендациипо применениюОСВ в качествеудобрения сучетом природоохранительныхтребованиймогут бытьиспользованыв хозяйствахЦентральногоЧерноземья.

Апробацияработы. Результатынаучных исследованийиспользованыпри подготовкетрех научныхстатей, которыедокладывалисьна научныхконференцияхКурской ГСХА1997-1999 г.г.

Авторвыражает глубокуюпризнательностьнаучномуруководителю,заслуженномуработникувысшей школыРФ, член-корреспондентуРАЕН и РЭА, докторухимическихнаук, профессоруЖуковой ЛюдмилеАлексеевне,а также сотрудникамкафедры «Неорганическойи аналитическойхимии», Курскойгосударственнойсельскохозяйственнойакадемии заоказаннуюпомощь привыполнениикандидатскойдиссертациии поддержку.

Объем и структурадиссертации.Диссертациясостоит извведения, 4 глав,выводов и предложенийпроизводству.Работа изложенана 132 страницахмашинописноготекста, включает20 таблиц, 26 рисункови приложенияна 25 страницах.Список основнойлитературывключает 160наименований,в том числе 31 зарубежныхавторов.

Глава1. Проблемаутилизацииосадков сточныхвод очистныхсооруженийи пути ее решенияна современномэтапе (краткий обзорлитературы)

Многосторонняяхозяйственнаядеятельностьчеловеческогообщества,вооруженногосложной техникой,ныне охватываетпрактическивсю атмосферу,сушу и океани вносит значительныеколичественныеи качественныеизменения вбиологическиециклы движенияэлементов вбиосфере, поставивпод угрозу еебесперебойноефункционированиеи существованиесамого человека.Например, такиекомпонентыкак мусор, отходы,отбросы в мировоммасштабенакапливаются,как отмечаетВ.А. Ковда (1985), вобъеме свыше20х10⁹тв год. С ростомчисленностинаселения планеты, развитием научно-технического прогресса,интенсифицирующеголюбой труд,степень воздействиячеловеческогообщества набиосферу впринципе будетвозрастать.

Содной стороны,все большедобываетсяполезных ископаемых,заготавливается растительной и животной продукции, используетсяприродных вод для производственных, жилищно-бытовых и сельскохозяйственныхцелей, вовлекаютсяв сельскохозяйственныйоборот новыеплощади мелиорированныхземель, строитсягородов и населенныхпунктов, производственныхпомещений ит.д., а с другойстороны, хозяйственнаядеятельностьчеловечествасопровождаетсянакоплениемразличного рода отходов производства, городского коммунальногохозяйства,которые загрязняютприроднуюсреду.

Вотпочему с особойактуальностьювстает задачаутилизациивозрастающего количества отходов промышленности и городскогокоммунальногохозяйства.

1.1. Утилизацияосадков городскихсточных вод

Отходыгородскогокоммунальногохозяйства, втом числе иосадки сточныхвод (ОСВ) в крупныхгородах и населенныхпунктах порождаютмассу проблемвсвязи с ихутилизацией.

Существуетряд способовутилизацииОСВ: сбрасываниев моря и океаны,сжигание, захоронениев почвеннойсреде, обезвреживаниеи использованиев качествеорганическихудобрений, какдобавка приприготовленииразличныхкомпостов ит.д. ( АлександровскаяЗ.И. и др., 1977).В Японии,например, ужев 1981г. в эксплуатациинаходилосьоколо 500 установокконечной переработкии за год перерабатывалосьоколо 65х10⁸м³сточных вод,при этом количествополученногоила составилооколо 24х10⁵м³.Они состоятна 80% из обезвоженногобрикета, на 11%из пепла сжигания(пепла, получаемогов результатесжигания послеобезвоживания)и других отходов(сухой илидигерированныйил) в количестве9%.Указанныеотходы( 42% ) захорониваютв землю, сбрасываютв море ( 36%), в объеме15% эффективноиспользуют.Из эффективноиспользуемыхотходов 93% приходитсяна улучшениелугопастбищныхи сельскохозяйственныхземель. Главныйупор делаетсяна применениеканализационногоила в качествеудобрений (Фудзии К., 1984).

Имеютсяспособы утилизацииОСВ посредствомих размещенияв воздухе.

Однаков данной средеможно разместитьлишь воду, котораясодержитсяв ОСВ, а такжеорганическиевещества,превращенныев углекислыйгаз и азотистыесоединения.Остальнаячасть, а именнозола, если речьидет о сжигании,в большинствеслучаев остаетсяв почве. Следовательно,почва остаетсясредой наиболеешироко используемойдля размещенияОСВ в форменакопленияв определенныхместах большихобъемов илаили же использованияих в качествеорганическогоудобрения,модификаторапочв (ВермишЛ., 1978).

Компостированиебытового мусораи осадка сточныхвод за рубежомрассматриваетсякак важныйэлемент стратегииповторногоиспользованияотходов. Приэтом решаютсядве задачи:во-первых,избавляютсяот отходов,создающихугрозу загрязненияокружающейсреды, во-вторых,расширяютпроизводствоорганическихудобрений,потребностьв которых оченьвелика.

Наиболее широко указанный способ переработки отходов применяетсяв густонаселенныхразвитых странах,где остро стоятпроблемы охраныокружающейсреды и ощущаетсядефицит природныхресурсов. Так,в Нидерландахперерабатываетсяна компост30-40% бытовых отходов,в Австрии иБельгии около25%, во Франции8% ( ПокровскаяС.Ф., 1990).

Исследованияпоказали, чтодобавлениеосадка прикомпостированииотходов создает условия для разложения целлюлозосоставляющихкомпонентовотходов, в частностипозволяеткомпостироватьмусор, содержащийбольшое количествобумаги. На некоторыхкомпостирующихзаводах СШАблагодарядобавлениюосадка сточныхвод удаетсяперерабатыватьна компостотходы, содержащиедо 90% бумаги (MayerJ.G.,1972).В ФРГ для этойцели используютполужидкийосадок влажностью92-96% (доля его всоставе компостируемоймассы составляет10-20%) и частичнообезвоженныйосадок влажностью50-75% (доля его вмассе - 14-34%) (Mach R.,1973).

Непотерял своегозначения итрадиционныйспособ полевогокомпостированияотходов в штабеляхпод открытымнебом. Он проств техническомотношении, нетребует большихзатрат, обеспечиваетвысокий обеззараживающийэффект. С помощьютакого способаиз бытовогомусора и осадка сточных водполучают компост,обладающий высокой агрономическойценностью.

Различают2 модификацииэтого способа:с использованиемтак называемыхдинамичных(с ворошениемотходов) и статичных(безворошения) штабелей; компостирование проводится в условияхпринудительнойаэрации. Благодаряаэрированию,улучшающемуусловия жизнедеятельности микроорганизмов, процесс перегнивания отходов значительноускоряется.По методу полевогокомпостированияорганизованапереработкабытового мусора,смешанногос осадком, намногих специализированныхпредприятиях.Так, в США на 180 из 200 компостирующихпредприятийотходы перерабатываютуказаннымспособом (ПокровскаяС.Ф.,1990).

В Польшеметодом полевогокомпостированияполучают около4000 т компостовв год. Отбросыукладываютштабелями втри ряда (ширинакаждого рядаоколо 2 м) с расстояниеммежду ними 2,5м. Затем добавляютфекалий, бульдозерс двух сторонвыравниваетмусор и формируетштабель высотойоколо 1,5 м.

Водном штабелепомещаетсяоколо 700 м³отбросов, авсего на заводеежегоднозакладывается16 тыс. м³мусора. Фекалийвносят в количестве3 м³на 5 м³отбросов. Приэтом исходнаявлажностьсоставляет60-65%, что считаетсяоптимальнымдля процессаферментациии полученияготового компостас влажностьюне менее 30%.

Дляинтенсификациикомпостированиярекомендуетсяприменятьосадок сточныхвод (КузьменковаА.М., 1976).

Крупнейший в Европе мусороперерабатывающий завод, компостирующийбытовые отходыи осадок сточныхвод, построенв г. Фленсбург(ФРГ). Производительностьего - 400 т компостав день. На заводемогут перерабатыватьсяотходы городас населением350 тыс. человек.Технологическийпроцесс начинаетсяс подачи мусорав загрузочнуюворонку мусородробилкимолотковоготипа, проходячерез которую,масса дробитсяна куски размеромоколо 200 мм впоперечнике,а затем поступаетна магнитныйсепаратор.Отделенныйпри этом металлпрессуют вбрикеты весомдо 40 кг и реализуюткак вторичныйматериал. Измагнитногосепараторамасса подаетсяв загрузочныебарабаны двухкомпостерныхбарабановдлиной 40 м, диаметром3,75 м, емкостью200 т. Туда же поступаетостаток сточныхвод. Компостированиедлится 24 часапри непрерывномвращении барабановсо скоростью1,25 об/мин. В результатесаморазогревамусора температурав барабанахповышаетсядо 60С°, при этомпогибаютболезнетворныемикроорганизмы,яйца гельминтови семена сорныхтрав. Биотермическийпроцесс протекаетв аэробныхусловиях припостояннойподаче свежеговоздуха. Отсасываемыйиз барабановвоздух очищаетсяв земляномфильтре. В концебарабана помещеныдва грохотас ячейкамиразличныхразмеров дляотделениянекомпостируемыхпримесей,составляющих20-30% от веса мусора.Затем компостизмельчаюти выгружаютна специальнуюплощадку длядозревания,где он минерализируетсяв течение 90 дней.

Заводперерабатываетвесь мусор иотстой сточныхвод г. Фленсбург,который раньшесбрасывалив Балтийскоеморе. По составупитательныхвеществ изготавливаемыйкомпост близокк навозу, а поколичествуизвести превосходитпоследний(КузьменковаА. М., МедведевЯ. В., 1976).

Витальянскихгородах (Болонье,Ферраре, Мадене,Бари и др.) организованы центры, занимающиеся сбором отходов и их компостированием.При помощиспециальногооборудованияпроизводитсяпросеивание,перемешиваниеотходов и ихукладка в штабеля.Процесс приготовлениякомпостовпродолжается6-12 месяцев. Кгородскомумусору добавляютотходы мяснойи рыбной промышленности,масличногопроизводства,виноделия,осадок сточныхвод, опилки,древесную кору.Благодаря этомусодержаниеазота в компостахповышаетсядо 4%, фосфора-до 3%, калия -до2%. При компостированииотходов в штабеляхдобавляютбактерии врасчете 700 тыс.живых клетокна 1г компостируемоймассы, из них10-20 % приходитсяна актиномицетыи стрептомицеты(CavazzaC.,1973).

Однимиз способовутилизацииОСВ являетсяего использованиев качествеорганоминеральногоудобрения, приэтом одновременнорешается рядзадач: исключаетсянеобходимостьхранения(захоронения),повышаетсяплодородиепочв и урожайностьсельскохозяйственныхкультур, незагрязняетсяокружающаяприроднаясреда.

М.Нерудова (1984)отмечает, что современное производствотрадиционныхорганическихудобрений вЧехословакиипокрывает лишь70% потребностипахотных земельв органическихвеществах.Поэтому использованиевсех возможныхдополнительныхисточниковорганическихвеществ являетсянастоятельнымтребованиемвремени.

Илсо станцийочистки сточныхвод общественнойканализациипредставляетсобой важнейшийисточникорганических,питательныхи биологическиактивных веществ.Непосредственноеудобрение иломсо станцийочистки сточныхвод являетсявыгодным способомиспользованияэтих отходов,если они используютсясоответствующимобразом приопределенныхприродных ипроизводственныхусловиях. Благодаряэкономическойвыгоде, которуюприноситнепосредственноеудобрение иломегопотребителями поставщикам,а также всемународномухозяйству,указанныйспособ использованияила признаетсяи применяетсяво всем мире.

В бывшемСССР общийгодовой объемосадков на 1986год составлял4-4,7 млн. т по сухомувеществу. К1990 г он долженбыл увеличитьсядо 9 -10 млн. т ( КасатиковВ.А. и др., 1982).

Однакоуровень использованияотходов городови осадка сточныхвод в сельскомхозяйстве странСНГ пока невысок.В почву вноситсяне более 4-6% осадкасточных водс очистныхсооруженийкрупных городов.Большая частьотходов вывозитсяна свалки, создающиеопасные очагизагрязненияокружающейсреды. При этомбезвозвратнотеряютсясодержащиесяв отходах полезныекомпоненты.

1.2. Удобрительнаяценность ОСВ

Значительнаячасть продуктовполеводства(прямо или косвенно)направляетсяв пищу человека.Следовательно,выделениячеловеческогоорганизмадолжны содержатьбольшие количестваазота и зольныхсоставныхчастей, взятыхрастениями из почвы. Сравнительнос извержениямитравоядных,отбросы человеческогоорганизмадолжны бытьпроцентнобогаче (считаяна сухое вещество)азотом и фосфорнойкислотой, во-первых,потому, чтопища человекабогаче белками,чем корм травоядных.Если, например,в пище животных(сене) содержится1,5% азота, считаяна сухое вещество,то в пище человекаего бывает от2-3% (зерна хлебов)до 15% (мясо). Во-вторых,пища людейлучше переваривается,значит, большаячасть ее окисляется,давая воду иуглекислыйгаз, а потомуоставшаясядоля еще большеобогащаетсягазом, чем ворганизметравоядных.

Всреднем, человеквыделяет всутки около133 г твердыхизверженийи 1200 г жидких. Вних содержитсясоответственно: азота 2 и 14 г, золы4,5 и 14г, фосфорнойкислоты 1,35 и 1,78г, оксида калия0,64 и 2,29 г.

Маки(MechiJ.J.,1859) говорил:" 200тонн лондонскихсточных водэквивалентны3,5 центнерамгуано".

На целесообразность использования в земледелии отбросовчеловеческогоорганизмауказывает Д.Н.Прянишников(1903). Он констатирует,что в городахотходы уходятв канализацию.Очень трудноопределить,какую частьиз них удаетсяиспользовать.Ясно лишь одно,что при недостаткеудобрений вообще нельзя игнорироватьбольшие возможности,которые представляетэтот источниказота, особеннопри одновременномиспользованииторфа.

Первыеопыты по изучениюудобрительнойценностиканализационногоила (ОСВ) былипроведены П.С.Севастьяновым(1931-1937), который пришелк заключению,что осадкисточных водмогут приравниватьсяк навозу иминеральнымудобрениям.Аналогичныевыводы сделаныи другими авторами(Шванская Л.П,1938, Беляк Б.И., 1955,Львович А.Н.,1965).

Поданным Э.Рюмбензами Э.Рау(1969), в ОСВ содержаниеобщего азотаи фосфора в1,5-2 раза выше, чемв навозеКРС,а именно этиэлементы определяютценность любоговида удобрений.

Высокоесодержаниеэлементовпитания в ОСВподтверждаетработа О.Д. Архип(1979). Изученныйим ил с городскихочистных сооруженийсодержал в %насырой вес : N общий- 0,8; Р₂0₅-0,9;К₂0-0,4; нитратныйазот - 6,4мг/100; аммиачныйазот- 457 мг/100; подвижнойфосфор - 542 мг/100 гмассы.

Втехнологическомцикле очисткисточных водполучаютсяразличные типыосадков, которыепо своим удобрительнымкачествам могутрезко отличатьсядруг от друга.Для обезвоживанияОСВ могутиспользоватьизвесть, хлорноежелезо. В этомслучае ониобогащаютсякальцием, железом,а иногда магнием( ТуровскийИ.С., 1982).

Колебанияв содержанииосновных элементовпитания в ОСВ(Горохова С.Г.,1981, КапелькинаЛ.П., 1984, АлексеевЮ.В. и др., 1986, КардиналовскаяР.И., 1986) составляет:по азоту 0,8...6%, фосфору0,6...5,6%, калию 0,1...0,5%. Примернотакие же данныеприводят ученыеСША и Канады:азот 1,1...7,6%, фосфор1,3... 8,0, калий 0,1...0,3% (SchfдferK.,KickH.,1970).

НесомненнымдостоинствомОСВ являетсявысокое содержаниеорганическоговещества- до75% (SchultzW.,1951, JahnsonS.,1963, ТуровскийИ.С., 1977). Высокаяоценка органическоговещества данаи в работе М.М.Кононовой(1969), в которойотмечено, чтоорганическоговещество взначительноймере определяетнаправленияпроцессапочвообразования,биологические,химическиеи физическиесвойства почвеннойсреды.

Наэто обращаютвнимание и ряддругих зарубежныхисследователей.Они приходятк выводу, чтопри многолетнейобработке почваначинает испытыватьнедостатокв органическихвеществах, таккак культивацияускоряет ееразрушение,а "отдача" отзапашки пожнивныхостатков оказываетсянедостаточнойдля возмещенияпотерь. Органическоевещество образуетиз частиц почвыагрегаты, междукоторыми остаютсябольшие поры,через которыевоздух можетпроникать ккорням, а излишкиводы-испаряться.При недостаткеорганическихвеществ почвенныеагрегаты теряютсвою прочностьи распадаются.Почва становитсяболее плотной,доступ воздухапрекращается и в результатерост корнейпроисходитаномально.Песчаные ипылеватые почвыв наибольшейстепени подвергнутытаким структурнымизменениям.Внесение органическихудобрений втакие почвыулучшает ихкачество, врезультатечего полученныйурожай будетвыше, чем привнесении оптимальногоколичестваобычных удобрений,но без добавленияорганики (DeHaan S., 1980).

Твердыевещества осадковоказываютсяболее эффективнымив сравнениис эквивалентнымколичествомхлевного навоза(EpsteinE.,TaylorJ.,1976;Gypta S.,DowdyV.,1977; KladivkoЕ.,HelsonD.,1979).

Приувеличениипористостипочвы повышаетсяскорость инфильтрацииводы и уменьшаютсяпотери воды,а также эрозияпочвы в результатеповерхностногостока. Там, гдена поверхностьпочвы вносятсяжидкие осадки,поры временнозакрываютсяи на несколькодней инфильтрацияводы замедляется.Как только слойосадков начинаетвысыхать, онтрескается,и вода легкопроникает междучастицами. Втечение некотороговремени этичастицы предохраняютпочву под собойот структурногоразрушенияизакупоркипор после дождя.Таким образом,более длительноевоздействиеприводит кувеличениюскорости инфильтрацииводы. Твердыевещества осадковв результатеизмельченияпроникают входы дождевыхчервей, чтоускоряет абсорбцию почвой воды, поступающей в поверхности.Поверхностноеприменениекомпостированныхосадков в расчете56 т/га увеличиваетскорость инфильтрацииводы на 50% посравнению снеудобреннойпочвой. Действиеэтих осадковсохраняется,по крайнеймере, в течениедвух лет (KellingK.,PetersonА.,1979).

Указанныеопыты показали,что внесенныес осадком впочву тяжелыеметаллы несильно влияютна развитиерастений.Использованиеосадка требуетосторожности.Его следуетхорошо перемешиватьи строго соблюдатьсроки внесения.При небольшомсодержаниив осадке водо-растворимогоаммония частьего, связаннаяс органическимвеществом,представляетсобой источник,медленно поставляющийазот, которыймогут полнееиспользоватьрастения сдлительнымвегетационнымпериодом.Содержащийсяв нем фосфорсоответствуетпо действиюна рост растенийфосфору, извлекаемомуиз минеральныхтуков лимоннокислойвытяжкой. Недостатоккалия в осадкетребует егодобавки в видеминеральногоудобрения.

Польскиеученые (KobusD.,Zaban J.,1990) провели исследованияс осадком сточных вод из г.Пулава на почвах различногогранулометрическогосостава. Отбиралиобразцы почвиз подпахотногослоя, добавляли5 и 10% осадка иинкубировалипри 20С в течение 24недель. Осадок имел рН - 5,6, 16,2%органическоговещества, 1,13%общего азота,100,5мг/100гN-NH4,1105мг/100гN-NO3,605 мг/кг Zn,3мг/кг Ca.Добавлениеосадка сопровождалосьсильным увеличениемчисленности бактерий, грибов, актиномицетов свободноживущихазотфиксирующихмикроорганизмов(в том числеClostridium).Не отмеченоувеличениячисленностицеллюлолитическоймикрофлоры.Выявлено активноеразложениесоединенийС и N. За периодинкубацииколичествоорганическогоуглерода уменьшилосьна 14-31%, N -на 0-20 %. Происходилоуменьшениедоли растворимыхформ фосфора.Резко уменьшилосьсодержаниеподвижных формZn(вытяжка 0,005 МДТПА). Сделанвывод, что ОСВи г. Пулава можетбыть использовандля рекультивациидеградированныхпочв. Однаконе рекомендованоприменятьосадок на почвес емкостьюпоглощениякатионов

Румынскиеученые (DumitruM., Carstea S., Nastea B., Rauta C.,1989) считают, чтов целях уменьшениязагрязненияпочв при использованиив качествеудобренийосадка городскихсточных вод,последнийследует применятьв строго контролируемыхусловиях, ибопочвы по- разномуреагируют наего внесение.Критериямипригодностипочв для внесенияв них осадкагородскихсточных водявляется топографияи уклон местности,текстура,водонепроницаемостьи дренаж почв,поверхностныйсток и эрозионныепроцессы,затопляемостьтерритории,величина влагоемкостипочв, глубиназалеганиягрунтовых вод,рН почвы, емкостькатионногообмена почвы,содержаниев ней тяжелыхметаллов ивозможностьзащиты источниковводоснабжениянаселения.ПрименениеОСВ рекомендованона однородныхвыровненныхучастках приуклоне до 5%.Возможно применениеего и при уклонедо 15%, но при условиипредотвращенияповерхностногостока. Исключаетсяиспользованиеосадка на почвахи глинистыхуплотненных почвах с очень низкой или чрезмерно большойводонепроницаемостью,а также на оголенныхи плохо дренированныхпочвах, гдевозможнопериодическоеизбыточноеувлажнениеверхнего 50-смслоя, посколькурН почвы оказываетсущественноевлияние настепень подвижностив ней тяжелыхметаллов, увеличиваяили уменьшаяих абсорбциюрастениями.На кислых почвахс рН менее 5,5 вообщене следуетприменятьосадок сточныхвод. Почвы с рН5,5-6,5 должны предварительноизвестковатьсядо величинырН, превышающей6,5.

Помнению WaterS. (1991)применениевозрастающегоколичестваОСВ в ЮжнойАфрике на почвахсельскохозяйственногоназначения- один из путейэкономическивыгодной егоутилизации.ОСВ содержитосновные элементыпитания растений,в особенностиN и Р, микроэлементы(Zn,Cu, Mo, Mn), улучшает физические свойства почвы, структуру,водоудерживающуюспособность,влагоперенос.В ОСВ различныхрегионов ЮжнойАфрики содержаниеN варьируетсяот 15,7 до 58,4 г/кг.ИзвестныепреимуществаОСВ могут проявлятьсяв недостаточнойстепени в связис потенциальнойопасностьюего для здоровьячеловека иживотных. В ОСВмогут содержатьсятакие тяжелыеметаллы (Cr,Cd, Hg, Cu, Pb, Co, Zn, Mo),патогенныеорганизмы(бактерии,простейшие,гельминты,вирусы), избыточноеколичествонитратов, токсическиевещества, пестициды,полихлорированныебифенилы,алифатическиесоединения,эфиры, моно- иполициклическиеароматическиевещества, фенолы,нитрозамины.Вредное воздействиеОСВ на окружающуюсреду можноснизить посредствомподдержаниярН почвы > 6,5 (путемизвесткования),использованиярациональнойтехнологиивнесения,осуществленияконтроля качественныхпоказателейпочвы, воды ирастений.

Навыявлениепитательнойценности ОСВ,их влияния насвойства почв,урожай и качественныйсостав выращиваемыхрастений направляютусилия многиеамериканскиеисследователи.Так, SmithS.,HenryC., Harrison R.,1992 г. провелиисследованияна 3-х типах почв,с количествомвнесенногоосадка от 23 до470 т/га.

Отмеченоизменениевеличин емкостипоглощения,содержанияорганическогоуглерода, общегоазота и тяжелыхметаллов попрофилю почв.Наиболее высокимоказалосьувеличениеазота в горизонтеА, тогда как вгоризонтахВ и С - незначительное.Содержаниеорганическогоуглеродав целом имелоту же тенденциюк увеличению,но сильно сказываласьсуммарная дозаудобрений ираспределениеее по годам.Емкость обменакатионов повышаласьпо всем горизонтам,отмечено снижениезначений рНв горизонтеА и В. Содержаниетяжелых металлов,особенно Cd,Cr, Cu, Pb, Zn возрасталозаметно, особеннов горизонтеА, и сильно зависелоот содержанияих в осадке инорм осадка.

SkausenJ., Clinger C.,(1993) оценивалиэффективностьпримененияОСВ на отвалахдобычи каменногоугля. Отвалыкислые. Применялиизвесть (4,5 т/га),вносили минеральныеудобрения поN 67 Р 134 К 134 и сеяликлевер красный,овсяницутростниковую,ежу сборнуюи лядвенецрогатый. Оценивалиэффективностьразового внесенияв 1986 г. ОСВ по 0,15, 31 и64 т/га сухоговещества, наблюдализа ростом растенийи изменениемсвойств почвына отвале. Привнесении ОСВнадземнаябиомасса траввозрастала,хотя доля бобовыхкомпонентовв травостоеуменьшалосьиз-за большогоколичестваазота, поступившегос осадком. Привнесении высокихнорм ОСВ увеличивалосьв почве содержаниеорганическоговещества с 1,5до 2,2%, количествоподвижных формСи в 4,6, Zn в 5,1, Fев 1,4, и РЬ в 1,3 раза,но значениерН почти неизменилось.На нейтральнойнеразрушеннойпочве вблизиотвалов сестественнойтравянистойрастительностьювнесение осадкаприводило кповышениюпродуктивностипосевов в 1,5 - 2,8раза, увеличениюсодержанияв почве Fe,Cu, Zn, Cd,но в меньшеймере, чем накислом отвале,величина рНпосле внесенияосадка слабоизменилась.

PetersonA.,Speth P., Corey R. (1992)провели исследованиядействия ОСВна иловатойсреднесуглинистойпочве с кукурузой.Определиливлияние осадкана урожай кукурузы,содержаниепитательныхвеществ в почвеи грунтовыхводах. Вносилиежегодно по6,6 и 13,2 т/га ОСВ впересчете насухое вещество.С 6,6 т/га ОСВ поступалоприблизительноазота 200 и фосфора450 кг/га. Через12 лет примененияпо 6,6 и 13,2 т/га ОСВв почвах содержалосьсоответственно455 и 666 кг/га фосфора.Не отмеченонеблагоприятноговлияния на рострастений кукурузы,очень высокогосодержаниясвинца в почвеи на баланспитательныхвеществ в растении.Сделаны выводыо возможностидальнейшегопримененияОСВ в нормах,не превышающихпотребностикукурузы вазотных удобрениях.

CaslinB. (1988)изучил возможностьпополнениязапаса микроэлементовза счет использованияорганическихудобрений налегкой почвес рН 7,8 в полевомопыте по схеме:контроль (безорганическихудобрений),внесение призакладке опытапо 10 т/га навозаили осадкасточных вод.Органическиеудобрениявносили веснойс последующейзаделкой наглубину 25 см,а минеральные- на всех вариантахв дозе: азот -56 кг/га, фосфор- 8 кг/га действующеговещества вформе мочевиныи суперфосфатаежегодно, передпосевом с заделкойдисками. Опытнаякультура - сорго.В год внесенияорганическихудобренийурожайностьзернасоставилана контроле3,1 ц/га, при внесениинавоза - 16,7, а осадка-33,4 ц/га. КонцентрациядоступногоFев почве на контролев начале и концеэкспериментаоставаласьниже предельнодопустимой.За счет внесенияорганическихудобрений впочве повышалосьсодержаниедоступногофосфора, медии марганца, чтоположительновлияло на урожайностьсорго.

ClappG., Dowdy R., Larson W., Zinden D., Normann C., Halbach T., Polta R.(1993)исследовалиОСВ на предметразработкивысокоэффективныхэкологическибезопасныхтехнологий.Жидкие дигестированныеОСВ вносилина террасированнуюводосборнуюплощадь и выращиваликукурузу иканареечник.Применяли ОСВв течение 19 лет(в сумме 200 т/гасухого вещества)и получиливысокие урожаикукурузы. Приэтом содержаниев растенияхазота, фосфораи калия оказалосьнормальным.По мере увеличениянорм ОСВ в почвевозрасталоколичествоорганическогои общего азота.

Вопытах анализировалипериодическисодержаниепитательныхвеществ вповерхностныхстоках, почвеи грунтовыхводах. Показано,что ОСВ смогутбыть хорошимисточникомпитательныхвеществ длярастений приэкологическибезопасномсостояниисреды.

Определеннаяработа по изучениюи использованиюОСВ проводитсяи в нашей стране.Результатыисследований,проведенныхна дерново-подзолистыхпочвах с различнымивидами ОСВ(Мерзлая Г.Е.,Гаврилова В.А.,Савельев И.Б.,1991), свидетельствуюто том, что стокибогаты питательнымиэлементами,содержаниетяжелых металловв них находитсяв пределахдопустимыхконцентраций.ПрименениеОСВ положительновлияет на урожайностьсельскохозяйственныхкультур. Прибавкиурожая пропашныхзерновых культурв микрополевомопыте от ОСВв дозе 30 т/га сухоговещества составили20-25%. В полевомопыте сбор сенавикоовсянойсмеси от внесения10 и 30 т/га ОСВ повысилсясоответственнона 6,6 и 19,7%.

Наличиетяжелых металловв зеленой массевикоовсянойсмеси, выращеннойпри внесенииОСВ и в почвепосле ее уборки,в указанныхопытах не превышалоПДК.

Интересенопыт СтавропольскогоСХИ в совхозе« Константиновский» Предгорногорайона с кукурузойна силос. Иловыеосадки сточныхвод г. Пятигорсквносили повариантам: 1-контроль, 2-нитрааммофос,3-иловый осадок- 60 т/га, 4- то же - 120т/га, 5- то же -180 т/га.Агрохимическийанализ почвпоказал, чтосодержаниегумуса и рНбыли постоянныво всех вариантахи во все периоды(соответственно5,1-5,6% и 7,5-7,8%). Увеличениесодержанияв почве фосфорав период уборкиурожая, по сравнениюс предшествующимпериодом,свидетельствовалоо том, что послеформированиярепродуктивныхорганов происходилотток фосфорав почву. В этотпериод снижалоськоличествофосфора в зеленоймассе кукурузы(Котти В.К., 1989).

МусекаевД.А. и др. (1987), КоттиВ.К. (1989) установили,что ОСВ г. Владимирзаметно увеличиваетсбор клубнейкартофеля, неспособствуетнакоплениюв картофелетоксическихэлементов.

ВЛатвийскойРНПО « Плодородие» (ВайцеховскаА.А., Анспок С.И.,1990) полевые опытыв звене севооборота:картофель-кормоваясвекла-ячменьпровели надерново-подзолистойсупесчаной,хорошо окультуреннойпочве. ИспользовалиОСВ г. Болдерейс рН 6,9-9,5, содержаниеморганическоговещества 76%, N-1,39%,K-1,82%, P-16,5мг/100г, Ca-295, Mg-162,1мг/100г, срок хранения4-5 лет. В результатедействия ипоследействияОСВ за 2 годанормой 140т/гаполучено кормовыхединиц с 1га25710, нормой 70т/га-24980, контроль-18857. АвторамирекомендуетсяиспользованиеОСВ в качествеудобрений снормированнымсодержаниемосновной группытяжелых металлов.

ВКурском СХИ(Жукова Л.А. идр., 1989) установлено,что ОСВ городскихочистных сооруженийв умеренныхдозах способенповышать содержаниегумуса и биологическуюактивностьпочвы, устойчивостьрастений кэкстремальнымпогодным условиям.Оптимальнаянорма под зерновыепод основнуюобработку -20т/га,под кукурузу-40т/га. На 3-й годможно возделыватьсахарную свеклуза счет высокогопоследействия.Хорошие результатыдает внесениеОСВ под зяблевуювспашку в сочетаниис известью(10/1).

Эффективносочетаниеумеренной дозыОСВ (20 т) с уменьшеннойв 3 раза расчетнойдозы NРК.Химическийсостав сельскохозяйственнойпродукции,выращеннойс применениемуказанных нормОСВ, не хужеконтрольныхобразцов (ЖуковаЛ.А. и др. 1992, 1993)

Л.И.Сергиенкои др. (1993) в полевыхэкспериментахизученытермофильно-сброшенныеобезвоженныеосадки Саратовскойгородскойстанции, содержащие25-40% органическоговещества, до4,8% общего азота,0,7-2,1% валовогофосфора, до0,8% подвижногофосфора, до 140мг/кг обменногоCa.Сделан вывод,что применениеОСВ в качествеорганическихудобрений невызывает негативноговоздействияна окружающуюсреду и сохраняетчистоту природныхландшафтов.

СотрудникиВолго-ВятскогоВНИПТИХИМ(Ишкаев Т.Х., идр., 1989) провеливегетационныеопыты с кукурузойВИР-42 и гречихойсорта Майскаяна дерново-среднеподзолистойпочве. В качествеудобренийиспользовалиосадки сточныхвод очистныхсооруженийг. Казань свлажностью64,4%, содержаниемNH₄-N3,46%, NO₃-N0,03%, P₂O₅2,7%, K₂O0,57%, Cr1000 г/кг, Cu500, Ni500, Zn67мг/кг, рН 7,2. ОСВвносили по 50 и100г/кг, что соответствует125 и 250т/га, контрольбез ОСВ. Анализы,проведенныечерез 5,10 и 15 днейпосле началаопыта, показали,что ОСВ усиливаютбиологическуюактивностьпочвы. Отмеченболее интенсивныйрост растений.Урожай зеленоймассы кукурузывозрос на 130-139%, агречихина109-121% при внесениииз расчета 125т/га. Повышеннаядоза (250 т/га) неоказала существенноговлияния надальнейшийрост урожая.

Многиеавторы (СергиенкоЛ.И. и др., 1996) считают,что удобряющийэффект осадковсточных вод,главным образомопределяетсяналичием в нихазота.

Использованиеобщего азота,содержащегов том или иномвиде ОСВ, в первыйгод зависит,главным образом,от минеральногоазота, которыйдоступен растениямсразу же, органическаяже часть засчет минерализацииосвобождаетсямедленно, впервый годпорядка 15-17% (NerudovaM.,1984). В ОСВ, сброшенныхв термофильныхусловиях, Nусваиваетсяв первый годпримерно на46,6%. Это объясняетсявысоким содержаниемаммиачногоазота (ДмитриевВ.И., 1969).

Технологическиеоперации повнесению иловв почву могутрезко снизитьобщее содержаниеазота во вносимыхилах. Если жидкийосадок вноситсяна поверхностьпочвы и сразуне заделывается,потери азотаза счет улетучиваниядостигают 80%(GokerE.G.,1983).

Нарядус источникомазота ОСВ могутиграть важнуюроль в пополнениизапасов фосфорав почве. Высокоеего содержаниев ОСВ связанос усиленнымприменениемфосфорсодержащихмоющих средствв быту, а такжетем, что фосфори его соединенияобладают меньшейподвижностьюи растворимостьюв отличие откалия, которыйлегко вымываетсяи уносится сочищеннымиводами (SchfдferK., Kick H.,1970).

Усовершенствованиетехнологииизвлеченияиз сточных водОСВ фосфора,по сообщениюDeHaan(1980), позволит сучетом того,что каждыйжитель Нидерландовежегодно сбрасываетв канализациюдо 1 кг фосфора,извлекатьданный элементв количестве0,9 кг, что практическипозволитудовлетворитьнужды растениеводства.Однако, присовременнойтехнологииочистки сточныхвод, достигаетсямаксимум половинныйотбор фосфора(GokerE.G.,1983).

Обобщаялитературныеданные, можноконстатировать,что ОСВ обладает высоким удобряющим эффектом при выращиваниисельскохозяйственныхкультур и всеже при их применениидолжны учитыватьсяклиматическиеусловия региона,типы почв, видыосадка и конкретновид выращиваемойкультуры.

Тяжелыеметаллы вопределенныхслучаях могутвыступать вроли ведущегоэкологическогофактора, определяющегонаправлениеи характерразвитиябиогеоценозов.Массированноезагрязнениеими внешнейсреды можетприводить ккатастрофическимтоксикозамрастений, животныхи людей, и поэтомудиагностируетсясравнительнолегко и быстро.Более сложнооценить токсическоедействие относительноневысокихконцентрацийтяжелых металлов,внешне медленнои малозаметновлияющих наокружающуюсреду. Междутем, загрязненияименно такогорода, действуядлительноевремя, способнывызвать сдвигив существующембиологическомравновесии.Почва являетсятой биологическойсредой, в которойпроисходитнакоплениетяжелых металловв результатеантропогеннойдеятельности.Основная массатехногеннорассеянныхметаллов, хотяи выбрасываетсяв воздух, оченьбыстро поступаетна поверхностьпочвы (АбрамовскийБ.П., 1976). Значительнаячасть тяжелыхметаллов включаетсяв почвообразовательныепроцессы (сорбируетсяпочвеннымпоглощающимкомплексом,связываетсяс органическимвеществом,перераспределяетсяпо профилю).Некоторая частьпоглощаетсярастительностью.В результатеполучаютсятехногенныегеохимическиеаномалии тяжелыхметаллов(ДобровольскийВ.В., 1980).

1.3. ОСВкак источникмикроэлементов

Микроэлементами,как известно,называют химическиевещества,содержащиесяв организмечеловека, животныхи растенияхв ничтожномалых количествах:бор, марганец,йод, медь, цинк,кобальт, молибден,естественныерадиоактивныеэлементы и др.

Указанныеэлементы, несмотряна их малоесодержание,играют чрезвычайноважную рольв живой природе.

Многочисленнымиточными физиологическимиопытами, проведеннымив нашей стране(Школьник М.Я.,1950, ВиноградовА.П., 1952, Пейве Я.В.,1954 и др.) доказано,что растительныеи животныеорганизмы приотсутствииотдельныхмикроэлементовне могут нормальноразвиваться,а при недостаткеподвергаютсяэндемическим(свойственнымданной местности)заболеваниям.

Выдающаясяроль в этомотношении, какотмечает А.П.Виноградов(1952), принадлежитвеликомуестествоиспытателюнашего времениВ.И. Вернадскому(1863-1945), впервыеобобщившемуимеющиесяопытные данныео химическомсоставе живыхорганизмови о роли в ихфункционированиимикроэлементов.Он показал, чтоиз 92 известныхему природныххимическихэлементов,содержащихсяв земной коре,более 60 тесносвязаны с живымиорганизмами.К ним относятся:H, Li, Be, B, C, N, D, F, No, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Co, Se, Ti, V,Cr, Mn, Fe, Cu, Zn, Gd, As, Sl, Br, Rb, Sr, Nb, Zr, Mo, Ag, Cd, Sn,J, Ba, Ld, Au, Hg, Pb, Rn, U, Po, Ac и другие.

В.И.Вернадскийвпервые пришелк выводу, чтонесмотря наничтожно малоесодержаниемногих химическихэлементов вокружающейсреде, ониприсутствуютв растительныхи животныхорганизмахпостоянно ине случайно.

Особеннонеобходим длянормальногоразвития иживотных йод.При его недостаткев пище нарушаетсяобмен веществи развиваетсязаболевание,получившееназвание зоба.Йод входит всостав гормонащитовиднойжелезы- тироксина.

Приотсутствиидругого элемента- бора, растенияпогибают, а приего недостаткеу них отмираютверхние точкироста, не образуютсярепродуктивныеорганы, у свеклыпоявляетсягниль сердечка,что резко снижаетурожай и качествокорнеплодов.

Медьв одинаковойстепени необходимадля нормальногоразвития ирастений иживотных. Приее недостаткеболеют и отмираютлистья растений,не образуютсясемена. Заболеваниеполучило названиебелой чумы илиболезни обработки.Надежнымиспособом борьбыс ним являетсявнесение впочву медесодержащихмикроудобрений.Наиболее резконедостатокмеди проявляетсяна торфянистыхпочвах. Медьвходит в составферментов -оксидаз, полифелоноксидаз,лактазы и др.Животные принедостаткемеди заболеваютлизухой. Добавлениемалых количествмеди в пищуизлечиваетболезнь.

Опытамидоказано, чтокобальт такжеявляется необходимымпитательнымэлементом дляживотных организмов.При недостаткекобальта вкормах животныеболеют злокачественнойанемией илисухоткой. Наиболеечасто этомузаболеваниюподвергаютсякрупный рогатыйскот, овцы икозы. Введениемалых количествкобальта в пищупозволяетуспешно вестиборьбу с сухоткой.Кобальт входитв состав витаминаВ12, который играетважную рольв кроветворениии обрываеттечение рядаанемий.

При дефиците марганца появляются светло-зеленые пятна, поражающиев течение несколькихдней растения.Растения быстропоправляются,если их подкормитьпрепаратами,содержащимиэтот элемент.У животныхорганизмовв случае недостаткамарганца наблюдаетсязадержка вформированиискелета и замедляетсярост. Марганецвходит в составокислительныхферментов -оксидаз, повышаетактивностьферментов-фосфатазыи др.

Внесениемалых доз молибденадополнительно к основнымпитательнымвеществам резкоповышает урожайбобовых и другихрастений, ихустойчивостьк неблагоприятнымусловиям зимовки.Особенно богатымолибденомразвивающиесяна корнях бобовыхклубеньки,которые играютважную рольв усвоенииатмосферногоазота. Молибденпринимаетдеятельноеучастие в редукциинитратов исинтезе белков.

Длянормальногоразвития растенийи животныхорганизмовнеобходим ицинк. Дефицитего - причинатаких заболеваний,как пятнистыйхлороз, крапчатость,мелколисточностьцитрусовых,побелениеверхушек кукурузыи др. Цинк повышаетморозостойкостьрастений, усиливаетдействие гормонов,связанных спроцессамиразмноженияи роста животных,входит в составкарбоногидразы,уреазы и некоторыхдругих ферментов,играющих важнуюроль в жизненныхпроцессах.

Редкоземельныеэлементы - церий,лантан, неодим,празеодим,самарий, и др.- постоянносодержатсяв почвах, растенияхи животныхорганизмах.Они имеютсяв количествеот 0,7 до 3,5% в видепримесей вфосфорнокислыхудобрениях.Значениередкоземельныхэлементов вжизни растительныхи животныхорганизмовнедостаточноизучено. Однакоимеющиесяопытные данныепоказывают,что от внесениямалых количествредких земельдополнительнок основнымпитательнымвеществамзаметно повышаетсяурожай и улучшаетсякачество растений.Элементыредкоземельныеу животныхконцентрируютсяпреимущественнов костях (ДробковА.А., 1958).

Впочве многосодержитсятитана, но оннаходится вней в труднорастворимойформе. В растенияхего ничтожномало. Титанобнаружен вкрови и костяхчеловека иживотных. Какуюроль играеттитан в жизниорганизмов,выяснено такженедостаточно.

Биологическаяактивностьмикроэлементовв организмахнаиболее тесносвязана с такимиорганическимисоединениями,которые играютважную рольв обмене веществи в регулированиижизненныхпроцессов, какнапример, ферментами,некоторымивитаминами,дыхательнымипигментами,гормонами ит.д. Указанныесоединениятесно связаныв эндокриннойсистемой органов:щитовиднойжелезой, гипофизом,поджелудочнойжелезой и т.д.Развитие исследованийв этом направлениикрайне необходимо.Весьма актуальнотакже изучениероли и значениятаких малоизученных вбиологиимикроэлементов,как стронций,кадмий, хром,цирконий, цезий,ванадий, мышьяк,олово, висмут,теллур и др.

Привозделываниисельскохозяйственныхкультур нарядус основнымиэлементамипитания, происходити вынос микроэлементовс урожаем. Г.Н.Попов и др. (1984)установили,что в условияхСреднего Поволжьяповышен выносмикроэлементовсахарной свеклой,подсолнечникоми бобовымикультурами.Абсолютноесодержаниеих в сахарнойсвекле в 4-8 разбольше, чем вурожае яровойпшеницы. Подсолнечникпотребляетособенно многобора, меди, цинкаи молибдена.Люцерна и горохвыносят с 1 гаиз почвы 82-398 гбора и 4,5-7,3 г молибдена.Зерновые культурынакапливаютэти элементыв гораздо меньшихколичествах:20-30 г/га бора, 0,9-1,7 гмолибдена.Таким образом,по выносумикроэлементовприменительнок СреднемуПоволжью установленыте же закономерности,которые известныагрономическойнауке в отношениимакроэлементов:техническиекультуры поглощаютих в гораздобольших количествах,чем зерновые.

Общийвынос микроэлементови расход их наединицу продукциимогут изменятьсяв значительныхпределах взависимостиот урожайностисельскохозяйственныхкультур, количестваи соотношенияпитательныхвеществ в почвенномрастворе, влажностипочвы и ее важнейшихагрономическихсвойств, уровняагротехникии других факторов.

Почвенныйпокров Поволжьянеоднороден.По направлениюс севера на югсменяются:дерново-подзолистыеи серные лесныепочвы, черноземыоподзоленные,выщелоченные,типичные,обыкновенныеи южные, темно-каштановые,каштановые,светло-каштановыеи бурые почвы.Среди каштановыхи бурых почвимеется многосолонцов.

Наиболее низким содержанием большинства микроэлементовхарактеризуетсядерново-подзолистыеи серные лесныепочвы. Как правило,в них мало бора,меди, кобальта,молибдена.Марганца ицинка в этихпочвах больше,чем в обыкновенныхи типичныхчерноземах.

В лесостепной зоне Поволжья низкая обеспеченностьмикроэлементамихарактернадля черноземовоподзоленных,а в ряде случаеви выщелоченных.Вместе сдерново-подзолистыми,серыми леснымипочвами и черноземамикарбонатнымиони нуждаютсяв первоочередномприменениимикроудобрений.

Одним из источников пополнения почв необходимымимикроэлементамимогут бытьосадки городскихсточных вод. По литературнымданным (ИльинВ.Б. и др., 1991) содержаниемикроэлементовв ОСВ колеблетсяв достаточношироких пределах:медь 50-4000, цинк70-40000, марганец60-4000, кобальт 2-300 мгна 1 кг сухоговещества.

Установлено (Попов Г.П. и др., 1984), что с урожаямисельскохозяйственныхкультур науровне 30-35 ц зерновых,200-300 ц картофеляи 50-60 ц сена с 1гаежегодно выноситсяпо 100-600 г цинка имарганца, 30-200 гмеди, 1-6 г кобальта,3-15 г молибдена.Расчеты показывают,что внесение1-4 т сухого веществаОСВ с содержаниемуказанныхэлементов науровне ПДКможет на 8-10 летобеспечитьбездефицитныйбаланс микроэлементовв севообороте.Это очень важно,поскольку почвыс низкой обеспеченностьюмикроэлементамисоставляютв различныхрайонах страныот 10 до 40% пашни,а промышленноепроизводствомикроудобренийвесьма ограничено.

1.4. Гигиеническиеаспекты примененияОСВ

Впоследнее времяв специальнойнаучной исельскохозяйственнойлитературепоявился термин"тяжелые металлы",который сразуже приобрелнегативнойзвучание. С нимсвязано представлениео чем-то токсичном,опасном дляживого, будьто животныеили растения.Тяжелые металлы- группы химическихэлементов,имеющих плотностьболее 5 г /куб.см. Терминзаимствованиз техническойлитературы,где металлыклассифицируютсяна легкие итяжелые. Длябиологическойклассификацииправильнееруководствоватьсяне плотностью,а атомной массой,т.е. к тяжелымотносить металлыс атомной массойболее 40 (АлексеевЮ.В., 1987). Представлениеоб обязательнойтоксичноститяжелых металловявляетсязаблуждением,так как в этуже группу попадаютмедь, цинк, молибден,кобальт, марганец,железо- элементы,большое позитивноебиологическоезначение которыхдавно обнаруженои доказано.Важны концентрациив которых онинеобходимыживым организмам.Справедливееиспользоватьтермин "тяжелый металл" в случае,когда речь идетоб опасных дляживотных организмовконцентрацияхэлемента сотносительноймассойболее 40. Микроэлементомон становитсятогда, когданаходится впочве, растении, организмеживотных ичеловека внетоксичныхконцентрацияхили используетсяв малых количествахкак удобрениеили минеральнаядобавка к корму.

Однако,имеется группаметаллов, закоторыми закрепилосьтолько однонегативноепонятие - «тяжелые»,в смысле «токсичные».Такая группавключает ртуть,кадмий и свинец.По общему мнениюих считаютнаиболее вероятнымии опаснымизагрязнителямиокружающейсреды, так какони широкоиспользуютсяв промышленностии на транспорте.

Вкультурномландшафтенаибольшеераспространениеимеют цинк,свинец, ртуть,кадмий, хром.Набор металлов,поступающихв ландшафт,зависит преждевсего от характерачеловеческойдеятельностив данном регионе.При сильномразвитииавтомобильноготранспортаи при наличиигустой сетиавтомобильныхдорог, реальноожидать обогащенияландшафтасвинцом, поступающимв окружающуюсреду от двигателейвнутреннегосгорания.

Поступлениев среду кадмияможет бытьсвязано с широкимиспользованиемв сельскомхозяйствефосфатов, содержащихуказанныйэлемент в видепримеси.

Ртутьв культурномландшафтепоявляетсяв результатеиспользованияее соединенийв качествефунгицидови при производствецеллюлозы. Неисключенопопадание ртутив почву с компостом из бытовогомусора, содержащегоиспользованныелюминесцентныелампы.

Хромоказываетсяв окружающейсреде в результатепримененияв качествеудобренийосадков сточныхвод канализациигородов с развитойчасовой, кожевеннойи тяжелойпромышленностью,а также приизвесткованиипочв шлакамиметаллургическихпроизводств,содержащихэтот элемент.

Обогащение ландшафта цинком может произойти при систематическомиспользованиив качествеорганическихудобренийосадков сточныхвод городов,а также присжигании наполях отходоврезины.

Уран,торий, радиймогут поступатьв растения изпочвы за счетфосфатныхминеральныхудобрений, атакже из атмосферыв местах, гдев больших количествахсжигаетсякаменный уголь.Стабильныйстронций поступаетв ландшафт спростым суперфосфатоми фосфогипсом,полученнымииз апатитов.

Заметное загрязнение среды медью наблюдается в местах интенсивноговиноградства,где этот элементшироко используетсядля борьбы сзаболеваниямирастений. Вландшафтах,практическине затронутыххозяйственнойдеятельностью,содержаниетяжелых металловнезначительное.

Кадмийсопутствуетцинку и частообнаруживаетсявместе с ним,образуетмногочисленныеосновные, двойныеи комплексныесоединения.Взагрязненныхпочвах он содержитсявколичествах,равных десятымдолям миллиграммана килограмм.

Ртутьотносится квесьма редкимэлементам ив природе мигрируетпреимущественнов газообразномсостоянии ив водных растворах.В ландшафте,в основном,рассеиваетсяи лишь в незначительномколичествеможет сорбироватьсяглинами и илами.В чистых почвахее содержаниесоставляетсотые долимиллиграммана килограмм,а в почвахинтенсивногохозяйственногоиспользованиядостигаетмиллиграммов.

Свинец является наиболее распространенным элементом. Вагроландшафтеон преимущественномигрирует вбикарбонатнойформе, а такжев органическихкомплексах.Свинец легкоадсорбируетсяглинами, и вних его содержаниеповышено. Вусловиях промывноготипа водногорежима (в таежныхи других ландшафтахвлажного климата)наблюдаетсянекотораяподвижностьсвинца, нозначительноменьшая, чемкадмия, цинкаи меди.

Знаниеприродныхконцентрацийтяжелых металловв почвах и растенияхдает возможностьсудить о состояниичистоты илизагрязненностии приниматьмеры, направленныена сохранениепочвенногоплодородияи качестварастениеводческойпродукции. В.П.Цемко с соавторами(1980) предлагаетследующуюгруппировкупочв по степенизагрязнения:к слабо загрязненнымотносятся почвыс содержаниемэлемента от2 до 10 кларков,к средне - от10 до 30 кларков,к сильно - свыше30 кларков.

Известно,что техногенноезагрязнениеоказываетвлияние нетолько на биотупочв, но и наих физические,физико-химическиеи химическиесвойства.

Почвыв неодинаковойстепени инактивируютпоступающиеэлементы -токсиканты,а наличие разныхформ токсикантовв почве затрудняетвыбор той изних, котораябыла бы наиболеепригодной дляцелей нормирования(Ильин В.Б., 1985; ВаженинИ.Г., 1985; Зырин Н.Г.,Каплунова Е.В.,1985; Кочуров Б.И.,Зайцев В.Я., 1987).

Помнению Н.Г. Зырина(1985), в условияхкислой неокультуреннойдерново-подзолистойпочвы уровенькадмия в 2,5 мг/кг(10 раз большефонового), цинка- 125 мг/кг (5раз большефонового) ужеможно считатьопасным. Этимиавторами выявленотакже пороговоезначение содержаниятяжелых металловв почве, приводящеек их накоплениюв растениях,в количествевыше, чем ПДК.Для свинца -150, кадмия - 0,2, цинка- 85 мг/кг длянеокультуреннойдерново-подзолистойпочвы.

Соответственно,для дерново-подзолистойокультуренной- свинца -650, кобальта- 2,5, цинка - 80; длятипичногочернозема:кобальта - 5,0, цинка- 115 мг/кг. В исследованияхР.И. Первухиной(1983) была данаоценка трансформациисоединенийтехногенныхметаллов впочве и доступностьих для растений.Результатыэкспериментапоказали, чтовнесение кадмияв составе пылиметаллургическогопредприятияснижает урожайностьячменянадерново-подзолистойнеокультуреннойпочве при содержаниикадмия 10 мг/кг,на слабоокультуренной- 20 мг/кг.

Экспериментальнымиисследованиями,проведеннымина кафедрекоммунальной гигиены Днепропетровского медицинского институтаустановлено,что повышенноесодержаниехимическихвеществ в почвесущественновлияет насамоочищениепочвы. Уровеньпредельнойконцентрациипо железу - до5000 мг/кг, марганцу- 1000 мг/кг.

Врастениях,выращенныхв зоне действияпромышленныхвыбросов, содержаниежелеза в зерне- до 300 мг/кг илив 2 раза больше;

содержаниежелеза в свеклеколебалосьот 465 до 705 мг/кг,это в 8,2-12,4% больше,чем в контроле(Шелюг М.Я., 1983).

Напочвах разноготипа тяжелыеметаллы приодних и тех жеконцентрацияхоказывают нарастения различноедействие. Этообусловленоразной кинетикойи превращениемэтих веществв почве. В опытахс суглинистойпочвой, торфоми черноземомвнесение ртутив дозе 10 мг/кгпрактическине вызывалоизменений вэлементномсоставе зерновых.Внесение тойже дозы в песчануюпочву и супесчаныйсуглинок привелок накоплениюртути в соломепшеницы до 5,7мг/кг сухоймассы и невызреваниюовса (ПокровскаяС.Ф., 1987).

РаботамиЗимакова И.Е.(1979) было исследованодействие нитратартути на опесчаненнойдерново-подзолистойпочве на горох,кукурузу, овес,рожь и пшеницу,доза внесенияв расчете наметалл 0,1; 1; 10 мг/кгпочвы. Наибольшаяконцентрацияртути наблюдаласьчерез 30 дней,затем несколькоснизилась,оставаясь всреднем постоянной,но при этомпревышала фонв 5...10 раз.

Закономерноенакоплениекадмия растениямив зависимостиот основныхпочвенныхфакторовхарактеризуетсясхемой, предложеннойв работе (РэуцеК., Кырстя С., 1986).

Низкое Содержание кадмия	Увеличение	PH	Снижение	Высокое содержание кадмия
	Увеличение	Содержаниеглины	Снижение
	Увеличение	Содержаниегумуса	Снижение
	Увеличение	Щелочныеудобренияфизиологическикислые	Снижение

Загрязнениесельскохозяйственныхугодий кадмиемскладываетсяиз несколькихсоставляющих.Во-первых, этоатмосферноепоступление.Впромышленно-развитыхрайонах в среднемвгод выпадает0,2...9кг/км²кадмия (ПетрухинВ.А., 1986).

Второйисточник поступлений- осадки городскихсточных вод.Обширная информацияпо данномувопросу предоставленав ряде работ(ПокровскаяС.Ф., 1981; ГольдфарбЛ.Л., ТуровскийН.С., Беляев С.Д.,1983; КасатиковВ.А., 1984; АлексеевЮ.В, 1987).

И,наконец, третийисточник - этоминеральныеудобрения. Так,в ФРГ со среднимидозами фосфорныхудобрений вгод поступает3...5 г кадмия на1га (SauerbeckD.,1980). В связи с этимфермы-производителиприняли решениео введениинормы на содержаниекадмия в удобрениях,которая составляет90 мг/кг (StadelmannF.X.,1983).

Однако,оценивая минеральныефосфорныеудобрения иОСВ как потенциальныйисточник загрязнениятяжелыми металламиГ.А. Соловьеви А.В. Голубев(1981) подчеркивали,что необходимоисходить изих мобильностии доступностирастениям. Оназависит какот рН почвы,содержанияорганическоговещества исопутствующихэлементов, вчастности,кальция, цинка,формы кадмия.Среди процессов,играющих важнуюроль в поступлениикадмия в растения,является диффузия.Чем ниже рНпочвенногораствора, темвыше коэффициентдиффузии кадмия.

Насыщениепочв ионамиH⁺приводит кувеличениюдиффузии посравнению сестественнымипочвами, новнесение кальцияснижает подвижностьего в почвах(Алексеев А.А.,Зырин Н.Г., 1980).Исследованиями(Klein-LandenkoffU., 1986)было доказано,что внесениеОСВ в качествеорганическогоудобренияпоказало защитныемеханизмыпочвы. Этомуспособствоваловнесение известковыхудобрений. Доза85-170 ц/га снижалапоступлениекадмия в растенияна 20-30%. Другиеавторы (BidwellA.M., Dowdy R.H., 1987)отмечали, чтовнесение в 15см слой почвыдо 25,2 кг/га кадмияв составе осадковсточных вод(в течение 3-хлет) повысилосодержаниеданного элементав зерне до 5,18мг/кг. Однако,другими исследователямине отмечалосьнегативноедействие кадмия,содержащегосяв осадках сточныхвод. Так, 39-летниеисследованияне выявилисущественныхизменений вхимическомсоставе растений(WedderM.D.,1987).

Тяжелыеметаллы находятсяв почве в различнойформе. Они могутвключатьсяв твердую фазупочвы, находитьсяв виде свободныхионов в почвенныхрастворах, ввиде растворимыхорганоминеральныхкомплексовили адсорбированнымина коллоидныхчастицах.Сульфокислотыобразуют растворимыехелаты металловв широком диапазонерН, увеличивая,таким образом,их растворимость.Эти комплексы,обычно, болеестабильны, чеманалогичныекомплексыгуминовыхкислот (KiekenL., 1983),которые такжеиграют рольдепонентатяжелых металлов.

Поступлениетяжелых металловв растениязависит отмногих факторов.Имеются данные,позволяющиевывести определеннуюзакономерностьмеждунакоплениеми принадлежностьюксемейству,биологическимиособенностямивида, сорта.

Поданным KuboiT., Noguchi A. (1986),наиболее устойчивымик накоплениюкадмия оказалисьбобовые. Умереннонакапливалиэтот ион злаковые,лилейные, тыквенныеи зонтичные.Большие концентрациикадмия отмечалисьу крестоцветных,пасленовых,сложноцветных,маревых. Однако,такое делениеоказалосьдовольно условным.Испытаниеразных дозкадмия (от 1 до300 мг/кг субстрата)показало, чтовнутри каждойгруппы каждогосемействанаблюдаетсяустойчивостьк данному элементу.Турнепс непроявлял признаковтоксикоза дажепри максимальнойдозе, в то времякак репа ужепри 30 мг/кг проявлялапризнаки токсикоза.

М.С.Паниным (1980) предложеннесколько инойподход к даннойпроблеме, ноосновывающийсяопять-таки наспособностинакоплениятого или иногоэлемента растениями.По его данным,по среднемууровню накопленияопределенногоэлемента в телерастения поотношению кразным ионамразные семействаможно расположитьтак: Со сложноцветные,злаковые, лебедовые,розоцветные,бобовые; Сисложноцветные,злаковые, лебедовые,бобовые, розоцветные,крестоцветные;Mo-бобовые, злаки,сложноцветные,крестоцветные,гречишные.

Пореакциисельскохозяйственныхрастений кразличнымметаллам существуеттакже и сортоваяспецифичность,которая закрепленагенетически.

ИсследованиямиBruneH.(1984) было показано,что 10 сортовсалата, выращиваемыхв песке приодинаковойконцентрациикадмия в питательнойсреде, равной0,1 мг/л, накапливалиразное количествокадмия - 0,4 до 26мг/кг.

Урастений вусловиях загрязненияинтенсивноработают механизмызащиты, которыепредохраняютдо определенногомомента надземныеорганы от поступленияизбыточногоколичестватяжелых металлов(Ильин В.Б., СтепановаМ.Д., 1980). При всемэтом действиетоксикантовпри высокойих концентрацииможет все жеусиленно проникатьв растения.Однако степеньнакопленияв различныхчастях растенийбудет различная(Ильин В.Б., ГармашГ.А.,1981).

Наиболеесильно идетнакоплениесвинца в корневойсистеме, причемколичествоионов металламожет превышатьконтроль более,чем в 7 раз. Вменьшей степениего накапливаютлистья и репродуктивныечасти растений.Это объяснимотем, что в процессахметаболизмав растенияхобразуютсяразнообразныеорганическиесоединенияс хелатирующимисвойствами.При проникновенииионов тяжелыхметаллов вкорни происходитих связываниеи, как следствие,снижение подвижности.

Такимобразом, имеющиесянаучные материалыотечественныхи зарубежныхисследователейсвидетельствуюто том, насколькосложна даннаяпроблема. Вмире идет интенсивныйпоиск путейутилизациивозрастающегоколичестваосадков городскихсточных вод– продуктовжизнедеятельностичеловека, а также других видовотходов городскогокоммунальногохозяйства.Имеющиесялитературныеданные по вопросамиспользованияОСВ в качествеудобренийнельзя автоматическипереноситьне наши почвенно-климатическиеусловия, а поотдельнымразделам, например,влияние ОСВна состав почвенныхрастворов ит.д. материаловпрактическине имеется. Сучетом вышеизложенного,целью нашихисследованийбыло изучитьвозможностииспользованияосадков сточныхвод г. Курскав качествеудобрений.

Глава2. Методика иусловия проведенияисследований.

2.1 Методикаисследований

Исследованияпроводилисьна опытном полеКурской государственнойсельскохозяйственнойакадемии именипрофессораИ.И. Иванова в1996-1998г.г. Почватемно-сераялесная среднесуглинистая.

Полевые исследованияпроводилисьпо следующейсхеме (табл.1)

Таблица 1

1. Схема проведенияопыта:

Контроль (безудобрений, безОСВ)
20 т/га ОСВ
20 т/га ОСВ + N₃₀P₃₀K₃₀
20 т/га ОСВ+ N₆₀P₆₀K₆₀
20 т/га ОСВ + 5 т/гаизвести
N₆₀P₆₀K₆₀

В полевых опытахразмещениевариантов былорендомизированнымметодом. Повторностьопыта шестикратная.Размер делянок1,0 м х 1,0 м = 1 м².

В исследованияхиспользовалиметодики, принятыев опытах порастениеводству,земледелию,почвоведениюи агрохимии.

Перед закладкойопыта проводилианализ почвы:

а) Содержаниегумуса в почве– по Тюрину;

б) рН солевойвытяжки –потенциометрическимметодом;

в) Гидролитическаякислотность(Н_г) – по Каппену;

г) Сумма обменныхоснований(S_осн.) –по Каппену-Гильковицу;

д) Степень насыщенияоснованиями– расчетнымспособом (Практикумпо агрохимии,1987);

е) Подвижные:фосфор (Р₂О₅)и калий (К₂О)– по Чирикову;

ж) Общий азот– по Къельдалю;

и) Азот щелочногидролизуемый– по Корнфилду

Все перечисленныевыше методыописаны в следующихучебных пособияхи практикумах:«Агрохимическиеметоды исследованияпочв» (1965); «Практикумпо почвоведению»(И.С. Кауричев,1973); «Руководствопо химическомуанализу почв»(Е.В. Аринушкина,1970); «Практикумпо агрохимии»(Л.В. Петербургский,1968; А.С. Радов идр., 1985; Б.А. Ягодини др., 1987).

Тяжелые металлыв ОСВ и почве(цинк, медь, никель,кобальт, хром,свинец), а такжев растениеводческойпродукции(кадмий, свинец,цинк, медь, ртуть,мышьяк) определялипо Е. Сенделу,1996г.

Доза внесенияОСВ и минеральныхудобренийподобраны такимобразом, чтобыне допуститьзагрязненияпочвы тяжелымиметаллами ииз расчетаподдержаниябездефицитногобаланса гумуса.Возделывалисьсельскохозяйственныекультуры соследующимчередованиемих в звенесевооборота:1) клевер; 2) озимаяпшеница; 3) кукуруза.

Осадка сточныхвод было внесено20 т/га, минеральныхудобрений израсчета N₃₀P₃₀K₃₀ и N₆₀P₆₀K₆₀в зависимостиот вариантаопыта и извести– 5 т/га. Осадоксточных вод,минеральныеудобрения(аммиачнаяселитра, двойнойсуперфосфат,хлористыйкалий), известьвносили поквадратам,весной вручнуюпод перекопкулопатой наглубину 30 см.Норма высеваозимой пшеницы– 5 млн. всхожихзерен на 1 га;кукурузы – израсчета 70 тыс.растений на1 га и клевера– 15 кг на 1 га.

Для клеверакрасного определяливысоту растенийи урожайность.

Определяемаяструктураурожая зерновых– высота растений,продуктивнаякустистость,длина колоса,число колоскови зерен в колосе,масса 1000 семян,масса надземнойи незерновойчасти.

Анализы проводилив фазу восковойспелости зернапо среднемуобразцу, взятомув течение одногодня с двух рядковдлиной 55,5 см вместах по диагоналиделянки (с 1 кв.метра) в двухнесмежныхповторениях.

По кукурузеопределяливысоту растений,длину, количествои массу початковна одно растениеперед уборкойв двух несмежныхповторностях,для чего отбиралина двух среднихрядках подряд20 растений.

Технологическиеи физиологическиекачества зернаозимой пшеницы(натура, стекловидность,масса 1000 зерен,количествосырой клейковиныи массовую долювлаги) определялисогласно методике,рекомендованнойГоскомиссиейпо сортоиспытаниюсельскохозяйственныхкультур.

Изучали нетолько действиеОСВ в год внесения,но и его последствиев течение двухлет.

В период вегетациипроводилиручную прополкуи рыхлениемеждурядийу кукурузы. Дляопределенияэлементовструктурыурожая по зерновымотбирали пробныеснопы. Учетурожая – весовымметодом.

Сорта и гибриды,высеваемыев опыте: клеверкрасный – Макаровскийместный; озимаяпшеница – Мироновская808; кукуруза –Коллективный181 (приложение2).

Экспериментальныеисследованияпроводили накафедре неорганическойи аналитическойхимии и межфакультетскойхимическойлабораторииКурской ГСХА,государственнойстанции агрохимическойслужбы «Курская»,а также испытательнойхимико-технологическойлабораторииКурского центрастандартизации,метрологиии сертификации.

Полученныеэкспериментальныеданные во всехопытах обработаныметодом дисперсионногоанализа на ЭВМ.

2.2 Условия проведенияопытов

2.2.1 Краткаяхарактеристикапочвенныхусловий

Курская областьрасположенана западеЦентральногоЧерноземьяи относитсяк Средне-Русскойпровинциилесостепнойзоны, для которойхарактерныдва типа почв:черноземы исерые лесныепочвы. Почвенныйпокров повсеместносформировалсяна лессовидныхотложенияхсуглинистыхпо гранулометрическомусоставу и богатыхосновнымиэлементамипитания. Физическиеи химическиесвойства лессовидныхпород способствуютобразованиюна них плодородныхпочв.

В области Черноземызанимают 1460 тыс.га или 74%, а серыелесные почвы– 482 тыс. га или24,5% (Муха В.Д. и др.,1992).

На долю светло-серыхлесных почвна территорииобласти приходится3,6%, а серые и темно-серыелесные почвызанимают 10,4 и10,6% соответственно.Посколькуисследованияпроводилисьна темно-серойлесной почве,то остановимсяна ее характеристикеболее подробно.

По своим физическими химическимсвойствам иуровню плодородиясерые лесныепочвы значительноотличаютсяот черноземов.Они имеют повышеннуюкислотностьи нуждаютсяв известковании.Пахотный слойимеет распыленнуюструктуру,поэтому приувлажнениипочвы заплываюти при высыханиина поверхностиобразуют корку.Период физическойспелости у нихзначительнокороче, чем учерноземов,что создаетдополнительныеорганизационныетрудности приих обработке.

Среди лесныхпочв лучшимии наиболеераспространеннымина территорииобласти являютсятемно-серыелесные. По своемустроению, свойствами плодородиютемно-серыелесные почвыстоят близкок черноземамоподзоленным.Гумусовыйгоризонт темно-серыхлесных почвзначительномощнее, чем усерых и колеблетсяот 40 до 60 см. Гумусав пахотном слоетемно-серыхлесных почвсодержится3-5%, фосфором икалием растенияна этих почвахобеспеченысредне, а азотомнедостаточно.Они пригодныдля возделываниявсех полевыхкультур, районированныхв зоне (Д.А. Лепнев,1968).

Опытный участокрасположенна водоразделе.Рельеф опытногоучастка ровный,склон северо-восточнойэкспозициине превышает1-2, имеютсянезначительныемикропонижения.Почвенныйпокров однородныйи представлентемно-серымилесными почвамисреднесуглинистогогранулометрическогосостава.

Морфологическоеописание почвенногопрофиля темно-серойлесной почвыопытного участкахарактеризуютсяследующимипоказателями:

А₁

А₁–А₂

В₁

ВС

0-30 см

30-60 см

60-100 см

100-130 см

130-160 см

и ниже

Темно-серый,среднесуглинистый,зернисто-пылеватый,плотный, поокраске однородный.Пахотный горизонтне обозначается,густо пронизанкорнями растений.

Серыйс обильнойкремнеземистойприсыпкой,сложение плотное,ореховатаяструктура,переход заметныйс затеками,неровный.Встречаетсямного корней.

Буроватыйс затекамигумуса, тяжелосуглинистыйс хорошо выраженнойкремнеземистойприсыпкой.Сложение плотное,структураореховато-призматическая,переход постепенный.

Лессовидныйсуглинок, заметнакремнеземистаяприсыпка.Тяжелосуглинистый,рыхлый, комковато-ореховатый,переход постепенный.

Лессовидныйжелтый суглинок,рыхлый, ореховатый.Мелкопористый,среднесуглинистый.Не вскипает.Весь почвенныйпрофиль сухой.

Водопрочностьструктуры иводопроницаемостьпочвы невысокая,поэтому онасклонна к уплотнениюи заплыванию.

Почва по содержаниюгумуса относитсяк слабоокультуренным.Процент гумусаи общего азотарезко уменьшаетсяпо профилю.Реакция почвыпахотного слоя(рН) меньше 5, ас глубинойнескольковозрастает.В пахотном слоедовольно значительнавеличинагидролитическойкислотностии низкая величинасуммы обменныхоснований,степень насыщенностипочв основаниямивозрастаетпо профилю.Величинагидролитическойкислотностисоответствуетпочвам среднейнуждаемостив известковании.Обеспеченностьподвижнымиформами фосфораи калия высокаяи повышенная,поэтому онине являютсялимитирующимфактором.

2.2.2 Агроклиматическиересурсы иметеоусловияв годы проведенияопытов

Рост и развитиесельскохозяйственныхкультур взначительнойстепени зависитот погодныхусловий, складывающихсяв период вегетациирастений. КлиматКурской областиумеренно-континентальный.Годовой приходсолнечнойрадиации равен89 ккал/см². Посезонам этотепло распределяетсяследующимобразом: зима– 7, весна – 29, лето– 40 и осень – 13ккал/см².

Годовая суммаосадков составляет533-640 мм., но их распределениенеравномернои в отдельныегоды наблюдаютсязасухи и суховеи,которые прицветении растенийоказываютотрицательноевлияние. Натеплый периодс преобладаниемжидких осадковприходится65%, а на холодныйс преобладаниемтвердых осадков35% их годовогоколичества.

Сумма активныхтемпературвоздуха (2300-2450С)достаточнадля выращиваемыхсельскохозяйственныхкультур. Поданным метеостанцииКурск, расположеннойв 4 км от опытногополя, среднегодоваятемпературавоздуха составляет5,4С сколебаниямиот 3,8 до 7,3С.Самым холодныммесяцем являетсяянварь, среднемесячнаятемпературакоторого –8,6С,а самым теплым– июль со среднемесячнойтемпературой19,3С.Продолжительностьтеплого периодасо среднемесячнойтемпературойвыше 0С(с 27 марта по 11ноября) – 229 дней,вегетационногосо среднемесячнойтемпературойвыше 5С(с 13 апреля по18 октября) – 188дней, периодактивной вегетациисо среднесуточнойтемпературойвыше 10Сравен 152 дням(с 29 апреля по27 сентября). Средняядата последнеговесеннегозаморозка 27апреля, а первого– осеннего 9октября.

Температуравоздуха завремя проведенияопытов быларазлична. Так,например, средняятемпературавоздуха за 1996г. ниже на 0,2Сили 4,7%; за 1997 г. вышена 0,1Сили 1,8% и за 1998 г. ужевыше на 0,7Сили 12,9% по сравнениюсо среднеймноголетнейсоответственно.

Осадки по годампроведенияопытов распределилисьнеравномерно.В 1996 г. выпало 580мм осадков, чтоприблизительносоответствуетсреднему многолетнемузначению. В1997 г. осадковвыпало 767 мм, чтона 30,6% больше, посравнению сосредним многолетнимзначением, ав 1998 г. осадковвыпало 681,5 мм, чтона 16,1% выше среднегомноголетнегозначения.

Метеорологическиеусловия в годыпроведенияисследованийпредставленыв приложении№1.

2.3 Формула расчетадопустимоговнесения осадкасточных водв почву

Принцип расчетаоснован на том,что после внесенияОСВ суммарноесодержаниетоксикантовв почве (с учетомрассеиванияв пахотномслое) не должнопревышать ПДК:

Ф + Д  ПДК,где

Ф – фоновоесодержаниетоксикантав почве, мг/кг;

Д – дополнительноевнесение токсикантав пахотныйгоризонт с ОСВ,мг/кг;

ПДК –предельнодопустимаяконцентрация,мг/кг.

В 1982 году и неоднократнопозже былиопубликованыследующиерасчетныеформулы (Л.Л.Гольдфарб идр., 1983; В.А. Касатикови др., 1984):

Д_общ. = (ПДК –Ф)х2600 (кг/га), где

Ф – исходноесодержаниетоксикантав почве до внесенияОСВ, мг/кг;

2600 – масса пахотногослоя почвы,т/га, в пересчетена сухое вещество.

Средняя ежегоднаядоза (Д_ср.)внесения ОСВв почву рассчитывалипо формуле:

т/га по сухомувеществу

50 – максимальныйобщий срок вгодах внесенияОСВ на один итот же участок;

С_ос – концентрацияопределяемогоэлемента восадке, мг/кг.

Максимальнаяразовая дозавнесения ОСВв почву причастоте одинраз в пять летсоставляет:

Д_макс. = 5 хД_ср., т/га посухому веществу

Глава3. Технологияпереработкипромышленныхи коммунальныхстоков на очистныхсооруженияхг. Курска

3.1. Характеристикаочистных сооруженийг. Курска

Очистные сооружениямощностью150000 м³ включаютсооружения,обеспечивающиемеханическуюи биологическуюочистку. Попроекту сточныеводы должнысодержатьзагрязненияв концентрациипо биологическомупоглощениюкислорода (БПК)– 278 мг/л. Сточнаявода отвечаетэтим требованиям.

Биологическаяочистка включаетв себя:

адсорбциюзагрязняющеговоду веществана активномкомпоненте;
минерализациюзагрязнениймикроорганизмамив аэробныхусловиях.

Первый процессдлится около10-15 минут, а второйдовольно длительноевремя.

При работеаэротенка черезнего медленнопротекаютподвергающиесяаэрации сточныеводы, смешанныес активнымилом. Подачавоздуха производитсявоздуходувнымимашинами черезфильтростныепластины. Кислородвоздуха способствуетжизнедеятельностимикроорганизмов,частично подавляяразвитие патогенныхмикроорганизмов.Аэрация способствуеттакже большемуконтакту активногоила с загрязнениями.Одним из основныхусловий работыаэротенковявляется получениебактериальногохлопка активногоила, способномук быстромууплотнению,осаждению иотделению оточищаемойжидкости. Активныйил в аэротенкахобразуетсяза счет суспензиисточной жидкости,адсорбцииколлоидов иразмноженияна этом субстратемикроорганизмов.Основную частьактивного иласоставляютбактерии. На1 г активногоила приходится10¹² бактерий.Видовой составбактерий зависитот характеразагрязнений.Кроме бактерийв иле находятсяодноклеточныеорганизмы иболее сложныеорганизмы –коловратки,черви. При нормальнойработе аэротенкабактерии ипростейшиенаходятся вравновесии.Нарушениеравновесия– это сигналпредупрежденияухудшенияработы аэротенка.Наиболееблагоприятнымусловием дляпроцесса очисткив аэротенкахявляется соотношениев поступающейводе: БПК:N:Р= 100:5:1.

Степень очисткизависит от дозыила – это количествов граммах сухоговещества на1 л сточной жидкости.Для очистныхсооруженийг.Курска даннаядоза составляетв регенераторе– 5-8 г/л и аэротенке– 2,5-3,5 г/л. Качествоактивного илахарактеризуетсяиловым индексом– это объем илав мл, занимаемыво влажномсостоянии после30 минут отстаивания1 г сухого вещества.Если иловойиндекс больше100, то ил плохой,осаждаемостьего плохая.Скорость осажденияхлопка активногоила зависитот его плотности.Мелкие микроорганизмыобразуют плотныйил, а длинныенитчатые формы,разветвленныеорганизмыобразуют рыхлый,плохо осаждаемыйил.

Причинами,нарушающимиработу аэротенкаявляются:

перегрузкасооруженияорганическимивеществами;
образованиеанаэробныхзон;
недостатокбиогенныхэлементов (С,N, Р);
резкое изменениерН среды итемпературы;
присутствиев сточной водетоксичныхвеществ.

Биохимическаяочистка полная,если биохимическиепроцессы всооружениидоходят доначала реакциинитрификации.Условно степеньочистки определяюттакже по остаточномуБПК очищеннойсточной воды.При полнойочистке БПК 20 мг/л.

Схема работыаэротенка.

Сточная жидкостьсмешиваетсяс активнымилом. Эта смесьаэрируетсявоздухом навсем протяженииаэротенка. Этонеобходимоне только дляжизнедеятельностимикроорганизмов,но и для поддержанияво звенномсостоянии ила.Во втором отстойникепроисходитотделение илаот сточнойводы. Ил сновапоступает ваэротенк, перваясекция которогоявляетсярегенератором,т.е. сточнаявода не подается.Активный илобладает огромнойадсорбционнойспособностью.Но эта способностьсо временемуменьшается.Процесс восстановленияее происходитза счет жизнедеятельностимикроорганизмов.Этот процессназываетсярегенерацией.Однако, в процессеокислениязагрязненийпроисходитувеличениебиомассы, поэтомуизбыточнуючасть ила удаляютиз вторичногоотстойникапутем откачивания.

В жидкости,очищаемой ваэротенках,происходятследующиеизменения:

снижениеконцентрацийзагрязненийвследствиеразбавленияжидкостью,транспортирующийактивный ил;
адсорбциязагрязненийна активномиле, протекающаяпервые 15-30 минут;
постепенноеуменьшениеорганическихвеществ, растворенныхв воде надсорбированныхна активномиле;
постепенноеуменьшениеазота аммонийныхсолей и нитратов.

При нарушениитехнологическогорежима происходитмиграция илаиз толщи жидкостив ее поверхностныеслои. Иловаяжидкость становитсямутной. Основнымиминерализаторамиорганическихвеществ являютсябактерии, которые,питаясь иловымичастицамипереводят рядсложных веществв более простые.Инфузории идругие простейшиевыполняют рольрегуляторовразвития бактерий,тем самым создаютблагоприятныеусловия дляпроцессаминерализации,а также способствуютфлокуляциимелкодисперснойвзвеси за счетвыделения всреду слизи.Простейшиеблагоприятствуютнакоплениюв среде азота,повышая ценныекачества активногоила как удобрения.Кроме того,простейшиевыполняют рольиндикаторов,характеризующихработу очистныхсооружений.Так при сильномзагрязненииводы органическимипримесями виле развиваютсямелкие амебы.Инфузории принеблагоприятныхусловиях притерпеваютизменения посвоей форме.При хорошейработе аэротенкав активном илевстречаетсябольшое количествовидов простейших.Особенно характерныAspidisca, Stylonichia, Vorticella convollaria,Opercularia. Если наблюдаетсядефицит питательныхвеществ происходитуменьшениеразмеров инфузорий.

3.2 Технологияпереработкиосадка сточныхвод

Подлежащиеспуску в канализациюсточные воды:коммунальныеи производственныепоступают черезприемники втрубы внутреннейканализационнойсети, затем встояк, из которогоуже выводятсяв наружнуюканализационнуюсеть.

Наружнаяканализационнаясеть представляетсобой разветвленнуюсеть труб иканалов. Сточныеводы, протекаяпо этим трубамсамотеком ипереходя постепенноиз мелких трубв более крупныекомплекторы,направляютсяна очистныесооружения.В большинствеслучаев ещеприходитсястроить станциюперекачки.

Для выделениякрупных загрязненийприменяютсярешетки, представляющиесобой вертикальноили наклоннопоставленныена пути движениясточных водпрутья с прозорамиразличнойвеличины. Длявыделениямелкой взвесиприменяютсяотстойники.По характерусвоей работыотстойникибывают периодическогои непрерывногодействия. Отстойникинепрерывногодействия основанына том, что чеммедленнеедвижется в нихжидкость, темболее мелкиечастицы выпадаютв осадок. Сточнаявода поступаетв отстойникинепрерывно.Отстойникибывают горизонтальнымии вертикальными.Горизонтальныеотстойникиокруглой формы,в которых жидкостьпоступает нев центр, а собираетсяпо перифериии называютсярадиальными.

Отстойники,специальнопредназначенныедля выделенияиз сточных водтяжелых минеральныхпримесей называютсяпесколовками.После первыхотстойниковсточные водыпоступают ваэротенки. Ваэротенкахидет биологическаяочистка. Биологическаяочистка основанана жизнедеятельностимикроорганизмов,способствующихминерализацииорганическихвеществ.

Аэротенк –наиболее совершеннаядля биологическойочистки сооружение.В нем искусственносоздаютсянеобходимыедля окисленияорганическоговещества условияпутем введениятребуемогоколичествамикроорганизмови кислорода.Аэробныемикроорганизмывводятся в видеактивного ила.Они служат тойтвердой фазой,на которойпроисходитв аэротенкеадсорбцияорганическихвеществ. Необходимыйдля окисленияорганическихвеществ кислородпоступает своздухом, вдуваемымв аэротенквоздуходувками.В аэротенкахпроисходятбиологическиепроцессы ихимическоеокислениеорганическихвеществ.

После аэротенковсточная водапоступает вовторичныеотстойники.

Содержаниев очищеннойводе небольшихколичествнитратов (0,5-1,0мг/л) указываетна окончаниепроцесса окисленияорганическихзагрязнений.

На качествоочистки сточнойводы в аэротенкахвлияют триважных фактора:период аэрации,концентрацияактивного ила,степень егорегенерациии расход воздуха.В связи с тем,что притоксточных водизменяетсяв больших пределах,меняется периодих аэрации. Чемвыше БПК сточныхвод, поступающихв аэротенки,тем большедолжен бытьпериод аэрации.

После биологическойочистки водапоступает вовторые отстойники,где в основномпроисходитосаждение ила,который вынесениз аэротенка.Затем этот ил,который ужев значительнойстепени утратилсвою адсорбционнуюактивность,возвращаетсяв регенератордля регенерации.Вторичныеотстойникиустроены потем же принципам,как и первичные.Поступающаясточная водасодержит 40-50% ила.Количествоактивного ила,составляющегоего прирост,должно отбавлятьсяи направлятьсяна подсушкуили на сбраживание.Сточная водапосле вторыхотстойниковпоступает вконтактныерезервуары,куда подаетсяхлорная вода.

Правиламиспуска сточныхвод в водоемы,установленнымиГосударственнойсанитарнойинспекцией,предусматриваетсядезинфекцияспускаемыхсточных вод.В качестведезинфектантав настоящеевремя в канализационнойпрактике применяетсяхлор. Хлорнаявода поступаетв смеситель,где и смешиваетсясо сточнойводой. Быстреевсего входитв соединениес хлором газыи растворимыевещества всточной воде.Все процессыпроисходятодновременно,но с различнымискоростями.

Сероводород,находящийсяв сточной водеи придающийей гнилостныйзапах уничтожаетсямгновенно.Хлор, действуяна сточныеводы, не оказываетвлияния набактерии, поэтомухлорированиепроводят осветленныхвод. Количествохлора, необходимоена дезинфекциюсточных вод,составляет5-10 мг/м³. Времяконтакта – 30минут.

Серьезнойпроблемой вделе очисткисточных водявляется ликвидациязагрязненийи осадков,задерживаемыхна решеткахи отстойниках.При длительномхранении осадкав отстойниках,когда промежутокмежду очисткамиполгода, былозамечено, чтоосадок подвергаетсягнилостномуброжению иколичествоосадка уменьшается.Происходитэто в следствиидействия анаэробныхмикробов. Придлительномгнилостномпроцессе, всеорганическоевещество можетбыть переведенов растворимоесостояние. Дляускоренногопроцесса броженияприменяютсяспециальныесооружения– метантекис температурой27-28С ииспользованиемгаза метана.Осадок сточныхвод содержитазот, фосфор,калий и другиевещества, которыеделают егоценным какудобрение. Нодля использованияосадка в качествеудобрениянеобходимоуменьшить еговлажность.Наиболее простойспособ обезвоживания– подсушиваниеего на иловыхплощадках, гдевлажностьуменьшаетсяс 90-95% до 55-60%. При этомосадок уменьшаетсяв объеме и теряетсвою текучесть.

Ежегодно наиловые площадкиочистных сооруженийг.Курска выбрасывается15 тыс. тонн ОСВ.

3.3 Состав сточныхвод и условияприема их вгородскуюканализацию

Сточной водойназываетсявода, использованнаяна бытовые илипроизводственныенужды и получившаяпри этом загрязнения,которые изменяютее первоначальныйхимическийсостав и физическиесвойства. Ксточным водамотносят такжезагрязненныеводы атмосферныхосадков, водуот полива улиц,мытья машин,транспорта.Выделяют трикатегориисточных вод:хозяйственно-бытовые,промышленныестоки и ливневые.

В высокоразвитыхв индустриальномотношениигородах количествопроизводственныхсточных водзначительнобольше, чембытовых. Однако,не вся водапроизводственныхпредприятийпопадает всистемы городскихканализаций.Состав бытовыхсточных воддостаточнооднотипен иустойчив, вследствиеотносительногооднообразияхозяйственнойдеятельностичеловека. Составпроизводственныхсточных водвесьма разнообразени зависит нетолько от видапроизводства,но и от принятоготехнологическогопроцесса. Чтокасается атмосферныхосадков, то дляних характерныэпизодичностьобразованияи резкая неравномерностьпо расходу икачеству воды.В систему дождевойканализациипопадает большоеколичествоводы от моечныхмашин и автотранспорта.Эти воды сильнозагрязнены,они содержатпримеси горючихи смазочныхвеществ, которыес большим трудомподдаютсябиохимическомуокислению.Спуск такихвод без предварительнойих очисткирезко ухудшаетсостояниеводоема. Смесьбытовых, промышленныхи ливневых водпри общей системеканализацииназываетсягородскимисточными водами.

Сточные водыпредставляютсобой сложныегетерогенныесистемы, загрязненныевеществами,которые могутнаходится врастворенном,коллоидноми нерастворенном состоянии.Коллоидныеи нерастворенныевещества образуютгрубо и тонкодисперсныесистемы: суспензии,эмульсии, пену.В сточных водахвсегда присутствуюткак органические,так и неорганическиекомпонентызагрязнений.Органическиевещества вбытовых стокахнаходятся ввиде белков,углеводов,жиров и продуктовфизиологическойпереработки.Кроме того,бытовые стокисодержат крупныепримеси – тряпье,бумагу, отбросырастительногопроисхождения.Из неорганическихкомпонентовв этой категориистоков всегдаприсутствуютв виде ионовкалий, натрий,кальций, магний,хлор. Бытовыестоки обязательноимеют в своемсоставе биологическиезагрязнения,которые представленыбактериями,в связи с чем,эти стокипредставляютсущественнуюэпидемиологическуюопасность длячеловека. Составпромышленныхсточных водразнообразен:нефтепродукты,кислоты, соединенияжелеза, хрома,меди, цинка, атакже жиры,красители.Тяжелые металлыпопадают отпромышленныхпредприятий.

ПДК различныхвеществ изложеныв «Правилахохраны поверхностныхвод от загрязнениясточными водами».

Существуюткритерии приустановленииПДК:

отсутствиевредных веществдля ила и напроцесс биологическойочистки;
остаточноесодержаниевредных компонентовв биологическиочищеннойводе.

Концентрацияне должна превышатьПДК с учетомконкретныхусловий.

3.4 Обезвреживаниесточных води методы дезинфекции

Бактериальноезаражениеисточниковводоснабжениянередко былоначалом многихразных эпидемий,охватывающихцелые области.Эпидемии являлисьпрямым результатомотсутствиядезинфекцииводы. Одним изнаиболее действенныхи доступныхсредств борьбы,как противбактериальных,так и противряда химическихмер загрязненияводы, являетсяобработка еехлором. Хлоркак сильныйокислительразрушаеторганическиесоединения,находящиесяв воде, убиваетбактерии,способствуетгидролизу иизменяет строениемолекул, темсамым переводямногие из нихв неядовитыесоединения.Хлор – газжелто-зеленогоцвета, тяжелеевоздуха, хорошорастворим вводе. Хлор –активный элемент,соединяетсяс металламии почти со всемикатионами.Быстрее всеговходят в соединениес хлором газы,затем жидкость,растворенныев ней вещества,а потом уженерастворенныевещества.

Все процессыпроходятодновременно,но различныскорости теченияреакций. Особеннобыстро входятв соединениес хлором газы,имеющие в своемсоставе водород.Хлор, действуяна сточныеводы, содержащиенерастворенныезагрязнения,не оказываетвлияние набактерии,содержащиесявнутри этихзагрязнений,поэтому хлорированиепроводят осветленныхвод. Это требуетменьшего количествахлора и даетлучшие результаты.Для сточнойводы послебиологическойочистки необходимо5-10 г/м³ хлора.Хлорируемавода передвыпуском вводоем должнасодержатьостаточноеколичествохлора – 0,5-1,0г/м³.

Для того, чтобыхлор действовална бактерии,находящиесяв сточных водах,необходимохорошее перемешиваниеего со сточнойводой и достаточноевремя от 15 до30 минут.

Контакт сточнойводы с хлоромосуществляетсяв специальныхрезервуарах.Хлор находитсяв баллонах поддавлением 5,6атмосфер притемпературе0С. Избаллонов хлорпоступает вхлораторы, азатем в водув виде хлорнойводы.

Глава 4. Результатыисследований.

4.1 Агрохимическаяхарактеристикатемно-серойлесной почвы

Жидкая фазапочвы являетсянепосредственнымисточникомводы и питательныхвеществ, которыерастения извлекаютиз почвы – этимопределяетсяважнейшая рольжидкой фазыв питании растений(ВозбуцкаяА.Е., 1968).

Данные водныхвытяжек даютхороший сравнительныйматериал посодержаниюи составуводорастворимыхвеществ в почвеи поэтому этотметод находитприменениедля генетическойхарактеристикимногих почв.Методом водныхвытяжек пользуютсятакже приисследованиидинамики почвенныхпроцессов,изучении режимапитательныхвеществ почвы,выявленияприсутствияв ней вредныхдля растенийсолей и длярешения многихдругих практическихзадач (АринушкинаЕ.В., 1961).

Состав и концентрацияпочвенногораствора зависитот целого рядапроцессов:биологических,физико-химических,химическихи физических,которые протекаютв почве по разному,в зависимостиот температуры,влажности иаэрации. Междужидкой и твердойфазами почвыпостоянносуществуетдинамическаяадсорбционноеравновесие.Все это делаетсостав и концентрациюпочвенногораствора весьмаподвижнымии приводит кнеобходимостиизучения ихв динамике.Метод воднойвытяжки являетсяусловным и даетлишь качественноепредставлениео составе почвенногораствора и егоконцентрации.

В водной вытяжкеопределяликатионы (Ca²⁺,Mg²⁺,K⁺,Na⁺) и анионы(HCO₃^-,Cl^-,SO₄^2-).

В настоящемразделе приводимсодержаниекатионов ианионов в воднойвытяжке темно-серойлесной почвы(табл.2)

Таблица 2

2. Содержаниекатионов ианионов в воднойвытяжке темно-серойлесной почвы(мг-экв/100г сухойпочвы), 1996 г.

Анионы			Катионы
HCO₃^-	Cl^-	SO₄^2-	Ca²⁺	Mg²⁺	K⁺+ Na⁺
3,30	9,72	12,40	8,10	2,04	17,30

Также былиопределеныионы тяжелыхметаллов впочве, данныекоторых представленыв табл.3

Таблица 3

3.Содержаниеионов тяжелыхметаллов втемно-серойлесной почве (мг на 1 кг почвы),1996 г.

Ионыхимическихэлементов

Фактическое

содержание

ПДК

Zn²⁺

Cu²⁺

Ni²⁺

Co²⁺

Cr³⁺

Pb²⁺

49,1

21,3

18,7

7,1

53,0

19,4

Как видно изтаблицы 3, содержаниеионов тяжелыхметаллов впочве в пределахнормы.

После окончанияпроведенияполевых опытовбыл сделанхимическийанализ на содержаниекатионов ианионов в воднойвытяжке темно-серойлесной почвы(табл.4)

Таблица 4

4.Содержаниекатионов ианионов в воднойвытяжке темно-серойлесной почвы(мг-экв/100 г сухойпочвы), 1998 г.

Анионы			Катионы
HCO₃^-	Cl^-	SO₄^2-	Ca²⁺	Mg²⁺	K⁺+ Na⁺
4,07	10,42	14,46	14,09	2,09	17,32

Агрохимическаяхарактеристикапочвы представленав табл.4.1.4

КоличествоНСО₃^- в почвенномрастворе сильноварьирует взависимостиот интенсивностипроцессовокисленияорганическоговещества иобразованияуглекислоты(жизнедеятельностьмикроорганизмов,дыхание корневойсистемы растений).Об этом свидетельствуюти наши данные.В начальныйпериод ростарастений, когдав почвеннойсреде не активизировалисьбиологическиепроцессы икорневая системабыла маломощной,содержаниеНСО₃^- в почвебыло невысоким.Однако в последующем,к концу вегетации,когда развиласьмощная корневаясистема иактивизировалисьобменные процессы,количествоНСО₃^- возросло.Но, в целом внесениеОСВ не оказываетдовольно сильноговлияния наконцентрациюаниона НСО₃^-в почвеннойсреде.

Как показываютрезультатыисследований,заметно увеличиласьконцентрацияанионов Cl^-и SO₄^2-на 0,70 и 2,06 мг на100 г абсолютно-сухойпочвы и в незначительнойстепени увеличиласьконцентрациякатионов Mg²⁺,K⁺ +Na⁺ впочвенномрастворе.

Особеннозаметно возрасталосодержаниекатиона Ca²⁺с 8,10 до 14,09 мг на100 г абсолютно-сухойпочвы. При внесенииОСВ общее содержаниекатионов ианионов в водныхвытяжках изпочв возрастает,среди них ведущееместо занимаетион кальция.УвеличениеколичестваCa²⁺в почвенномраствореизменяютсяв связи с изменениеманионов: чембольше в почвеобразуетсяН₂СО₃ и НNO₃,тем большеколичествоCa²⁺вытесняетсяводородомиз поглощенногосостояния враствор.

Таким образом,на основаниипроведенныхисследованийможно считать,что осадкисточных водпри их использованиив качествеудобренияувеличиваютсодержаниесухого остаткав водных вытяжкахиз почв, изменяютсоотношениеанионно-катионногосостава, но неоказывают приэтом существенноговлияния настепень засоленностипочв.

ОСВ положительновлияет наагрохимическиесвойства темно-серойлесной почвы:улучшает плодородие,способствуетсмещению реакциисреды к слабощелочной,а также обеспечиваетнеобходимымнабором макро-и микроэлементов.

За периодывозделыванияклевера красного,озимой пшеницыи кукурузыопределяливлажностьпочвы. Результатыданных исследованийприведены вприложениях3-5.

4.2 Химическийсостав ОСВочистных сооружений г. Курска.

Осадок сточныхвод г.Курскаимеет вид рассыпчатойрыхлой земли 50-55 % влажности,технологиченк погрузке,транспортировкеи внесению.Результатыанализов валовогохимическогосостава ОСВ,полученныев химическойлабораторииГосударственнойстанции агрохимическойслужбы «Курская»и химическойлабораториикафедры неорганическойи аналитическойхимии КурскойГСХА, представленыв табл.6

Таблица 6

6. Валовой химическийсостав ОСВ(г.Курска), 1996 г.

Показателихимическогосостава

ОСВ

ПДК

В % наабсолютно-сухуюмассу

В мг/кгсухого вещества

SiO₂

Al₂O₃

CaO

MgO

Zn²⁺

Cu²⁺

Ni²⁺

Co²⁺

Cr³⁺

Pb²⁺

8,82

3,73

4,66

0,65

265,0

220,0

85,0

1,6

11,2

9,25

2500

1000

300

240

750

Химическийсостав ОСВ, взависимостиот поступающихпромышленныхи коммунальныхстоков на очистныесооружения,а также методовопределенияколеблетсяв достаточношироком диапазоне.ОСВ характеризуетсяшироким набороммакро- и микроэлементов,включая и тяжелыеметаллы.

Из таблицы 6следует, чтоналичие ионовтяжелых металловв осадке сточныхвод ниже уровняПДК.

Следует отметить,что в ОСВ содержится1,0-1,34% общего азота,0,21-0,23% общего фосфора,0,32-0,36% общего калияпри рН – 4,8-5,0.

4.3 Влияние ОСВна рост, развитиеи урожайностьсельскохозяйственныхкультур.

4.3.1 Рост и развитие клевера красного

Влияние ОСВна клевер красныйизучалось вмелкоделяночномопыте в прямомдействии, сучетом высотырастений иурожайности.Результатыроста и развитияклевера красногоприведены втабл.7

Таблица 7

7. Влияние ОСВна рост растенийклевера красного(полевой опыт1996 г. – прямоедействие).

Вариантыопыта

Высота,см

Отклонение,см

Контроль (безудобрений,без ОСВ)

20 т/га ОСВ

20 т/га ОСВ + N₃₀P₃₀K₃₀

20 т/га ОСВ+ N₆₀P₆₀K₆₀

20 т/га ОСВ + 5 т/гаизвести

N₆₀P₆₀K₆₀

13,0

25,5

27,0

29,0

29,5

18,5

–

12,5

14,0

16,0

16,5

5,5

Как видно изтаблицы 7, в годвнесения ОСВрост и развитиеклевера красногоимеет довольноинтереснуюособенность.Например, вовсех вариантахопыта высотарастений клеверакрасного, заисключениемпоследнего,превышала в1,9-2,3 раза значениена контроле.

К моменту уборкиотклоненияпо высоте растенийдовольно значительны.Так, например,в вариантахопыта с 20 т/гаОСВ + N₆₀P₆₀K₆₀и 20 т/га ОСВ + 5т/га известивысота растенийклевера красногоимеет максимальныезначения идостигает 29,0и 29,5 см соответственно.

арис. 1 приведенадиаграмма,показывающаявлияние ОСВна рост и развитиерастений клеверакрасного .

Рис.1 Высотарастений клеверакрасного повариантамопыта: 1 – контроль,2 – 20 т/га ОСВ, 3 –20 т/га ОСВ + N₃₀P₃₀K₃₀,4 – 20 т/га ОСВ+ N₆₀P₆₀K₆₀,5 – 20 т/га ОСВ + 5т/га извести,6 – N₆₀P₆₀K₆₀

Таким образом,внесение ОСВспособствуетдовольно быстромунарастаниюзеленой массыклевера красногои обеспечиваетего высокуюурожайность.