научная статья по теме Биологический способ очистки субстрата, составленного на основе осв Науковедение

Текст научной статьи на тему «Биологический способ очистки субстрата, составленного на основе осв»

Экология

Автухович И.Е., доктор сельскохозяйственных наук, профессор Русского образовательного центра (Греция) Постников Д.А., доктор сельскохозяйственных наук, профессор Российского государственного аграрного университета им. К.А. Тимирязева

БИОЛОГИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОЧИСТКИ СУБСТРАТА, СОСТАВЛЕННОГО НА ОСНОВЕ ОСВ

Проблема утилизации осадков сточных вод при заполнении технологических площадей на очистных сооружениях в настоящее время приобретает особую актуальность. Указанные отходы целесообразно использовать в различных сферах производственной деятельности, в том числе в сельском и лесном хозяйстве, а также при реализации программы озеленения и восстановления городских территорий с низким потенциалом плодородия. Вследствие превышения по содержанию тяжелых металлов, обезвоженный осадок сточных вод или термофильно-стабилизированный, затруднительно использовать в различных производственных отраслях, заинтересованных в применении дешевого и комплексного агрохимиката (питательного субстрата, удобрения, наполнителя и т. п.).

Исходя из этого, целью наших исследований явилось изучение возможности применения биологического способа очистки органо-минерального субстрата, представляющего собой термофильно-ферментированный осадок сточных вод в смеси с древесными опилками (2/1). В основе нашего способа лежит процесс индуцированной фитоэкстракции тяжелых металлов из субстрата. В качестве растения-аккумулятора тяжелых металлов использовался сафлор сорта Шифо (СаННатт ИпМопт Ь.), образующий большую биомассу (рис. 1).

Рис. 1. Сафлор сорта Шифо в условиях длительного эксперимента по индуцированной фитоэкстракции тяжелых металлов (Истринские очистные сооружения)

Для увеличения способности указанного растения к накоплению поллютантов из субстрата применялся хелатообразующий агент ЭДТА (этилендиаминтетрауксусная кислота).

Эксперимент был заложен летом 2010 года и проводится в условиях открытого грунта на полевом участке Истринских очистных сооружений. Для эксперимента применяются сосуды, рассчитанные на 6 кг сухого субстрата, без отверстий в дне, вкопанные в грунт.

Перед заложением эксперимента был проведен агрохимический анализ органоминераль-ного субстрата. Содержание общего азота в субстрате составило 2,35%, общего фосфора -0,48% и общего калия - 0,25%, рН=6,2. Валовое содержание химических элементов составило: РЬ - 19, 30; Сё - 3,45; Со - 1,56; Си - 164,6; 2п - 587,0; А1 - 6260; Лб - 1,57мг/кг.

Таким образом, выявлено превышение ПДК по содержанию кадмия, меди и цинка в субстрате, которое в дальнейшем предстоит устранить.

Эксперимент состоит из 8 вариантов в 4-х кратной повторности:

I в. - контроль без растений; II в. - контроль с растениями; III в. - без растений + + 1 ммоль/кг ЭДТА; ГУв. - с растениями + 1 ммоль/кг ЭДТА; Ув. - без растений + 3 ммоль/кг ЭДТА; У!в. - с растениями + 3 ммоль/кг ЭДТА; VII в. - без растений + 6 ммоль/кг ЭДТА; VIII в. - с растениями + 6 ммоль/кг ЭДТА.

Внесение хелатообразующего агента ЭДТА осуществлялось в 2010году в соответствии со схемой опыта в варианты с III по VIII в дозах 1; 3 и 6 ммоль/кг субстрата. Особенностью полевого сезона 2011 года было то, что блоки вариантов с III по VIII, в которые вносился хе-латообразующий агент, были разделены на подварианты, где изучалось его последействие и действие в наложении (наложение - это повторное внесение тех же доз в соответствующие варианты). Водный раствор препарата ЭДТА вносился в субстрат в фазу 6 настоящих листьев растений. В ходе эксперимента регулярно производился полив растений, осуществлялись фенологические наблюдения и определялись биометрические показатели. После завершения экспериментальных сезонов 2010 и 2011г.г., высушенные растения и субстрат анализировались на содержание: РЬ, Сё, Со, Си, 2п, А1 и Лб на атомно-абсорбционном спектрофотометре «Регкт-Е1тег». Производилась статистическая обработка результатов исследований.

Нами выявлено, что содержание металлов в доступной для растений форме возрастало по мере увеличения дозы ЭДТА в 2010 и 2011г.г. (рис. 2). Данная закономерность отмечалась нами ранее [1].

По сравнению с 2010 годом, в 2011 году в последействии доступность металлов увеличилась, что вероятно связано с увеличением вклада корневых экссудатов, в результате более успешного роста и развития корней, выразившегося в увеличении их общей биомассы в 2011 году, по сравнению с 2010 годом.

3,002,502,001,50 1,00 0,50 0,00

□ контроль

□ 1 ЭДТА

□ 3 ЭДТА

□ 6 ЭДТА

-133

1 по >1.85

s i • ' ^'f

1,08

/

1,23

0,79

/2,33

0,7Г

действие последействие наложение

2010г. 2011г. 2011г.

Рис. 2. Содержание доступного Сё в грунте, мг/кг, при разных дозах ЭДТА

3,00-i 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00

□ контроль

□ 1 ЭДТА

□ 3 ЭДТА

□ 6 ЭДТА

Ж

72

1 53 >166:

125

I / Л

У1,29>

V

действие

2010 г.

последействие 2011г.

наложение 2011г.

Рис. 3. Накопление Сё, мг/кг, корнями сафлора при разных дозах ЭДТА, внесенного в

грунт

5,00п

4,50

4,00

3,50

3,00

2,50

2,00

1,50

1,00

0,50

0,00

□ контроль

□ 1ЭДТА

□ 3 ЭДТА

□ 6 ЭДТА

1 14 1,16 U3Z

1,49

1,57

1,65

Z.

2,73

1,94

1,54

действие 2010г.

последействие 2011г.

наложение 2011г.

Рис. 4. Накопление Сё, мг/кг, надземными частями сафлора при разных дозах

ЭДТА, внесенного в грунт

Необходимо отметить, что лето 2010 года было засушливым и неблагоприятным для развития растений, что существенным образом отразилось на их линейных размерах и весовых характеристиках. Активность препарата ЭДТА в последействии, отразившаяся на сохранении тенденции к увеличению содержания всех доступных металлов в субстрате, по сравнению с контролем указывает на его устойчивость в данном субстрате.

Повышение дозы внесения хелатообразующего агента в 2010 году отразилось на снижении накопления изучаемых металлов в корнях сафлора и увеличении их накопления в надземных частях (рис. 3 и 4). Это вероятно может быть объяснено преодолением металлами в составе хелатов первичного барьера - корня и последующим их беспрепятственным продвижением в надземные органы. В 2011 году в последействии и наложении для всех рассматриваемых нами металлов корнями отмечена следующая тенденция: при дозах ЭДТА 1 и 3 ммоль/кг субстрата накопление металлов корнями увеличивается по сравнению с контролем, а при дозе ЭДТА - 6ммоль/кг - несколько снижается, как это показано на рис. 3 для кадмия.

Исследования 2010 и 2011 г. г. показали, что аккумуляция металлов растениями увеличивается в действии, последействии и наложении по мере увеличения дозы хелатообразующего агента с 1 до 6 ммоль/кг субстрата. Данная закономерность подтверждается отечественными и зарубежными учеными [1, 2, 3].

Таким образом, нами выявлено, что в результате увеличение накопления металлов растениями под действием ЭДТА значительно уменьшается срок очистки субстрата. При этом эффективность восстановления субстрата значительно выше при меньшем его загрязнении поллютантами и более высокой дозе внесения хелатообразующего агента.

Установлено также, что растение сафлор сорта Шифо имеет значительные преимущества в деле ремедиации загрязненных субстратов, по сравнению с растениями-аккумуляторами тяжелых металлов, имеющими низкую биомассу.

Литература

1. Автухович И.Е. Особенности действия и последействия хелатообразующего агента в условиях индуцированной фитоэкстракции / И.Е. Автухович, Д. А. Постников // Техника и технология . - 2011. - №1. - С.52-56.

2. Аль Аруд М. А.-Х. Сравнительная характеристика влияния хелатообразующих 4нреолеагентов ЭДТА и ЭДДС, примененных в разных дозах, на процесс фитоэкстрак-ции свинца и кадмия из загрязненного грунта /М. А.-Х. Аль Аруд, И.Е. Автухович, Д. А. Постников // Естественные и технические науки. - 2011. - №2(52). - С.117-121.

3. Karczewska A. A carryover effect of the chelating agents EDTA and EDDS applied to soils on the uptake of copper and iron by maize in the second year of pot experiment / A. Karczewska, G. Bernard, K. Kocan // J. Elementol. - 2009. - Vol.14 (4) - 693-703.

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком