Утилизация ОСВ: из опасных отходов – в удобрения

А. С. Водолеев,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, зав. кафедрой ботаники КузГПА (г. Новокузнецк),

И. А. Зубко,

зав. агробиостанцией КузГПА (г. Новокузнецк)

Рост городского населения, развитие промышленности сопровождаются увеличением объемов сточных вод и осадков сточных вод (ОСВ). Многообразие химического состава осадков, содержание в них токсичных веществ, в частности тяжелых металлов (ТМ), яиц гельминтов и патогенной микрофлоры, делает их использование для удобрения почвы небезопасным в эколого-гигиеническом отношении на первоначальном этапе использования.

Тем не менее использование осадков на удобрение и в нашей стране следует отнести к перспективным и наиболее безопасным способам их утилизации. Так как по содержанию ТМ часть ОСВ удовлетворяет агроэкологическим требованиям, в том числе и международным. Даже в таких промышленных центрах, как Москва и Санкт-Петербург, некоторые партии ОСВ содержат ТМ в количествах ниже предельно допустимых концентраций (ПДК).

За рубежом проблема токсичных и канцерогенных компонентов ОСВ, при их почвенном размещении, решается определением годовой нагрузки с учетом фона и накопления в почве, в совокупности с тщательным выбором участка и подбором видов растений. Кроме того, практикуется предварительное обезвреживание осадков.

В Великобритании более 40 % образующихся осадков сточных вод используется на сельскохозяйственные нужды (Davis, 1989). При этом одной из основных проблем, возникающих при почвенном размещении ОСВ, является содержание загрязняющих веществ, среди которых можно выделить:

  1. Тяжелые металлы;
  2. Патогенные микроорганизмы.

Принятие решения о почвенном размещении ОСВ базируется на результатах тщательного изучения их состава и свойств (Чеботарев, Колесниченко, 1988). При утилизации ОСВ в сельском хозяйстве принято учитывать также содержание твердых частиц, общего и аммонийного азота, фосфора, калия, кальция (Касатиков и др., 1992) и органических загрязнителей (Благовещенская и др., 1989;). По мнению американских специалистов, на удобрение может быть использован только тот осадок, в котором содержание твердых частиц не превышает 30 %, а концентрация пестицидов, ароматических углеводородов и ТМ не выходит за пределы ПДК, определяемой во вносимой почве (Webber et all., 1993). Исходя из вероятной фитотоксичности тяжелыми металлами в США (штат Калифорния) разработаны нормы внесения ОСВ при выращивании сельскохозяйственных культур.

Многолетние сельскохозяйственные полевые опыты в Японии на песчано-суглинистых и песчаных почвах способствовали улучшению физико-химических свойств почв и слабому накоплению в них меди и цинка (Aoki, Ichii, 1990). Наиболее жесткие требования при использовании ОСВ в сельском хозяйстве разработаны в Норвегии: содержание в них Cd не должно превышать 2,5 мг/кг ОСВ (по сухому веществу), Pb – 80 мг/кг, Hg – 3 мг/кг, Zn – 800 мг/кг. Для целей озеленения (рекультивации) – менее жесткие требования, мг/кг: Cd – 5; Pb – 200; Hg – 5; Zn – 1500.

В таблице 1 представлены данные о нормах предельно допустимого содержания металлов в ОСВ, используемого в качестве удобрения в сельском хозяйстве в разных странах. Там же приведены усредненные результаты исследования химического состава ОСВ г. Новокузнецка в период с 1996 по 1999 годы, полученные в НПП «Экоуголь».

Таблица 1

Нормы предельно допустимого содержания тяжелых металлов в осадках сточных вод (мг/кг сухого вещества), используемом в качестве удобрения в разных странах, и фактическое их содержание в ОСВ г. Новокузнецка

Наименование
элемента
Австрия Бельгия Дания Канада Нидерланды Франция ФРГ Швеция Требования РФ
СанПиН (2.1.7.573-96)
ОСВ
г. Новокузнецка
Мышьяк 100 10 - 75 10 - - - 20 19
Кадмий 10 10 8 20 10 15 30 15 30 2
Кобальт 100 20 6-120 150 - 20 - 50 - 13
Хром 500 500 40-120 - 500 200 1200 1000 1200 136
Медь 500 500 600 - 600 1500 1200 3000 1500 191
Ртуть 10 10 6 5 10 8 25 8 15 7
Марганец - 500 - - - 500 - - 2000 1669
Молибден - - - 20 - - - - - -
Никель 200 100 20–40 180 100 - 200 500 400 53
Свинец 500 300 485 500 500 300 1200 300 1000 69
Селен - 25 - 14 - - - - - -
Цинк 2000 2000 3000 1850 2000 3000 3000 1•104 4000 837

Сопоставление показывает, что ОСВ г. Новокузнецка в соответствии с требованиями к содержанию тяжелых металлов пригодно не только для целей озеленения, но и для сельского хозяйства. Таким образом, на первое место выходит фоновое содержание металлов на территории планируемого размещения ОСВ.

В Люксембурге в сельском хозяйстве применяют 90 % годового выхода ОСВ, в Швейцарии – 70 %, Германии – 30 %. В России на эти цели используется всего 4 – 6 % (Русаков и др., 1994).

Учитывая международный опыт, можно считать реальным использование не менее одной трети образующихся ОСВ, т. е. до 1 млн т в пересчете на сухое вещество.

Опыт использования осадков в сельском хозяйстве свидетельствует о том, что осадки сточных вод являются органическим азотно-фосфорным удобрением, содержащим также ряд необходимых для развития растений микроэлементов. В России почвы с низкой обеспеченностью микроэлементами составляют 40 % площади пахотных земель, а промышленное производство ограничено и в современных экономических условиях они недоступны для большинства сельхозпроизводителей. По расчетам Д. М. Хомякова внесение 1-4 т/га сухого вещества ОСВ с содержанием Mg, Mn, Zn, Co, Mo на уровне ПДК может обеспечить бездефицитный баланс микроэлементов в севообороте на 8-10 лет (Хомяков, 1991). По химическому составу ОСВ приближаются к навозу, а именно, в перерасчете на сухое вещество содержат одинаковое с навозом количество углерода и общего азота, больше – фосфора, меньше – калия.

Кроме того, в процессе хранения в них происходит образование гуминовых веществ, способствующих накоплению в листьях растений хлорофилла и более интенсивному росту корней.

Все вышеперечисленные агроэкологические свойства ОСВ позволили начать серию полевых опытов по их использованию для выращивания картофеля сорта «Невский» на территории агробиостанции Кузбасской педагогической академии с 1997 года. Анализ действующих в зарубежных странах норм на предельно допустимое содержание тяжелых металлов в осадках сточных вод и допустимой нагрузки их на почву свидетельствует об отсутствии единого мнения относительно того, поступление каких металлов следует ограничивать и каковы размеры этого ограничения. Считается, что более достоверную информацию в этом отношении можно получить при их определении не в осадке, а в почве. Поскольку в опыте были применены осадки сточных вод, в которых в той или иной степени, присутствуют тяжелые металлы, ключевым и наиболее значимым для нашей работы стало лабораторное исследование картофеля и почвы опытного участка на их содержание (Рис. 1). Для адекватной агроэкологической оценки, был использован стандартный высокочувствительный атомно-абсорбционный метод и сопоставления фактического содержания тяжелых металлов с установленными Минздравом РФ предельно допустимыми токсикологическими концентрациями для почвы и сельскохозяйственной продукции. Исследование проводилось в лаборатории рекультивации Института почвоведения и агрохимии РАН (г. Новосибирск).

По степени токсического действия на окружающую среду изучаемые тяжелые металлы относятся к трем классам опасности: I – Cd, Pb, Zn; II – Ni, Mo, Cu, Cr; III – Mn (ГОСТ 17.4.1.02 – 83). Анализ полученных результатов свидетельствует, что содержание в почвах всех исследуемых тяжелых металлов в опытах по выращиванию картофеля с ОСВ, не превышает ПДК.

Но содержание цинка, в варианте с ОСВ, выше контрольных показателей на 4,3 мг/кг (контроль – 74,3 мг/кг; ОСВ – 78,7 мг/кг). Содержание цинка в наших опытах почти в 2 раза выше, по сравнению с почвами сельскохозяйственных угодий России (34,4 мг/кг), как в контроле, так и в опыте, что требует дальнейших исследований и выявления причины повышенного содержания цинка в серых лесных почвах Кузбасса.

Содержание меди увеличено на 1,89 мг/кг в варианте с ОСВ по сравнению с контролем, и уменьшено в варианте с ОСВ + известь на 1,63 мг/кг по сравнению с вариантом ОСВ (контроль – 21,71 мг/кг; ОСВ – 23,6 мг/кг; ОСВ + известь – 21,97 мг/кг). Это объясняется тем, что повышению подвижности меди способствует внесение органических удобрений, в нашем случае – в варианте с ОСВ, а известь снижает подвижность меди. Среднее фоновое содержание меди в почвах колеблется в пределах 6 – 100 мг/кг. Нормой для почв считается содержание валовой меди 15 – 60 мг/кг. Значительное количество почвенной меди находится в необменном и труднодоступном состоянии, поэтому даже небольшое повышение подвижной меди в почве говорит о положительном влиянии осадков сточных вод.

По заключению Европейского регионального отделения ВОЗ, рассмотревшего вопросы, связанные с применением ОСВ в сельском хозяйстве, кадмий является наиболее опасным в экологическом отношении элементом. Существующие системы контроля за поступлением токсичных элементов (Ильин, Степанова, 1980) в отношении кадмия действуют недостаточно эффективно. Кадмий относится к рассеянным элементам и многие авторы указывают на слабое сродство Cd как к минеральным, так и органическим почвенным компонентам, то есть, о слабой связи ионов элемента с почвой (Halen, Closs, 1990), и поэтому он обладает высокой подвижностью.

Фоновое содержание Cd в почве определяется ее типом. Содержание валового кадмия в серых лесных почвах – 0,65 мг/кг. Содержание этого элемента в гумусовых горизонтах основных типов почв Западной Сибири составляет от 0, 074 – 1,8 мг/кг ( Ильин, Сысо, 2001).

Культуры по степени накопления кадмия можно расположить в следующий ряд по убывающей: свекла >латук >морковь >редис >томаты >картофель >пшеница >овес >бобы >кукуруза. Используя подбор культур, которые будут выращиваться на почвах, удобряемых ОСВ, можно в 60 раз изменить количество кадмия, которое поступит в пищевой рацион (Hooda, Alloway, 1994). Допустимый уровень поступления кадмия в организм человека (100 мкг/сут) обеспечивается, если с ОСВ вносится не более 1,7 кг/га кадмия в почву с кислым значением рН и не более 5 кг/га с нейтральной реакцией. При возделывании только зерновых культур внесение кадмия можно увеличить до 17 кг/га без опасности для здоровья людей (Ryan, 1982).

В наших исследованиях опытные показатели по содержанию кадмия ниже контрольных (контроль – 0,216 мг/кг; ОСВ – 0,196 мг/кг; ОСВ + известь – 0,177 мг/кг). Это, вероятно, связано с высоким содержанием органического вещества, поступающее с осадком сточных вод, и внесением извести.

Выращивание такой важной сельскохозяйственной культуры, как картофель, в течение десяти лет убедительно показало перспективность применения обезвреженных ОСВ в качестве органического удобрения. С их использованием улучшились товарные и питательные качества (содержание аскорбиновой кислоты и крахмала), лежкость клубней при хранении.

Таким образом, наряду с рекультивационными возможностями использования ОСВ на техногенно нарушенных землях (Экологически безопасное размещение.., 2001), эти мелио-ранты с не меньшим успехом могут найти применение в сельскохозяйственной практике. При этом решаются одновременно две экологические проблемы в масштабах Кузбасского региона:

  • снижается экотоксичность отходов промышленного производства металлургических, энергетических и угольных отраслей;
  • утилизируются твердые отходы очистных сооружений г. Новокузнецка экологически безопасным способом.

Для коммунальных служб городов долгосрочная перспектива утилизации ОСВ дает значительный экономический и экологический эффект.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Балаганская Е.Д., Мозгова Н.П. Поиск мелиорантов для восстановления загря-зненных почв // Тез. молод. конф. ботаников стран СНГ «Актуал. пробл. ботан.» / РАН. Кол. науч. центр. Поляр. – альп. ботан. сад – ин-т. – Апатиты, 1993. – С. 98-99.
  2. Благовещенская З.К., Грачева Н.К., Могиндович Л.С., Тришина Т.А. Утилизация осадка городских сточных вод // Химиз. с.-х.. – 1989. – № 10. – С. 73-76.
  3. Ильин В.Б., Степанова М.Д. Распределение свинца и кадмия в растениях пшеницы, выращенной на почвах, загрязненных этими элементами // Агрохимия, 1980, № 5. – С. 114-119.
  4. Ильин В.Б., Сысо А.И. Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах и растениях Новосибирской области. – Новосибирск: изд-во СО РАН, 2001. – 229 с.
  5. Касатиков В.А., Рунин В.Е., Касатикова С.М., Шабардина Н.П. Влияние осадков городских сточных вод на микроэлементный состав дерново-подзолистой супесчаной почвы // Агрохимия. – 1992. – №4. – С. 85-95.
  6. Напрасникова Е.В. Биохимические и микробиологические показатели экологических функций почв // Почвы и повышение их производительной способности / Краснояр. НИИ с.х.. – Новосибирск, 1993. – С. 57-60.
  7. Русаков Н.В.. Великанов Н.Л., Тонкошей Н.И., Кратов И.А., Кураев В.Н., Лементарева Н.Ф., Воронина Л.А. Эколого-гигиенические основы применения осадков сточных вод в качестве удобрения в лесном хозяйстве (на примере г. Куровское) // Интенсиф. выращивания лесопосадоч. матер., 1996. – С. 115-116.
  8. Чеботарев Н.Г., Колесниченко А.В. Опыт использования осадков сточных вод на удобрения в условиях Московской области // Влияние химиз. земледелия на содержание тяжелых металлов в почвах с.-х. угодий и продукции растениеводства. – М., 1988. – С. 110-115.
  9. Хомяков Д.М. Некоторые проблемы использования ОСВ на удобрения // Земледелие, 1991. – №8. – С. 62-65.
  10. Экологически безопасное размещение и эффективное использование осадков сточных вод на техногенных ландшафтах Кузбасса: отчет о НИР: К11-22 / Кузбасская государственная педагогическая академия; рук. Водолеев А.С.; исполн.: Степнов А.А., Кудашкина С.А. и др. – Новокузнецк, 2001. – 80 с.
  11. Aoki M., Ichii H. Sevage sludge use in agriculture and evaluation of composting facilites // Trans.14 th Int. Congr. Soil Sci., Kyoto, Aug., 1990, vol. 4. Commis. 4. – Kyoto, 1990. – S. 210-215.
  12. Davis R.D. Agricultural utilization of sewage sludge: Areview // J. Inst. Water and Environ. Manag. – 1989. – 3, N 4. – P. 351-355.
  13. Halen H, Closs P. Retations adsorption du cuivre, du zinc et du cadmium // Communic. In soil sc. Plant analysis. – 1990. – Vol. 21. – №17/18.
  14. Hooda P.S., Alloway B.J. Sorption of Cd and Pb by selected temperate and semi-arid soils: effects of sludge application and ageing of sludged soils // Water, Air., and Soill Pollut. – 1994. – 74, N 3 – 4. – P. 235 – 250.
  15. Ryan J.A. Controlling cadmium in human food chain // A review and rational basedon health effects / Environm research, 1982, v. 28. – P. 251 – 302.
  16. Webber M.D., Wang C., Topp G.C. Organic contaminants in Canadian agricultural soil // Can. J. Soil Sci. – 1993. – 73, N 4. – P. 656.

Утилизация ОСВ: из опасных отходов – в удобрения

А. С. Водолеев,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, зав. кафедрой ботаники КузГПА (г. Новокузнецк),

И. А. Зубко,

зав. агробиостанцией КузГПА (г. Новокузнецк)

Рост городского населения, развитие промышленности сопровождаются увеличением объемов сточных вод и осадков сточных вод (ОСВ). Многообразие химического состава осадков, содержание в них токсичных веществ, в частности тяжелых металлов (ТМ), яиц гельминтов и патогенной микрофлоры, делает их использование для удобрения почвы небезопасным в эколого-гигиеническом отношении на первоначальном этапе использования.

Тем не менее использование осадков на удобрение и в нашей стране следует отнести к перспективным и наиболее безопасным способам их утилизации. Так как по содержанию ТМ часть ОСВ удовлетворяет агроэкологическим требованиям, в том числе и международным. Даже в таких промышленных центрах, как Москва и Санкт-Петербург, некоторые партии ОСВ содержат ТМ в количествах ниже предельно допустимых концентраций (ПДК).

За рубежом проблема токсичных и канцерогенных компонентов ОСВ, при их почвенном размещении, решается определением годовой нагрузки с учетом фона и накопления в почве, в совокупности с тщательным выбором участка и подбором видов растений. Кроме того, практикуется предварительное обезвреживание осадков.

В Великобритании более 40 % образующихся осадков сточных вод используется на сельскохозяйственные нужды (Davis, 1989). При этом одной из основных проблем, возникающих при почвенном размещении ОСВ, является содержание загрязняющих веществ, среди которых можно выделить:

  1. Тяжелые металлы;
  2. Патогенные микроорганизмы.

Принятие решения о почвенном размещении ОСВ базируется на результатах тщательного изучения их состава и свойств (Чеботарев, Колесниченко, 1988). При утилизации ОСВ в сельском хозяйстве принято учитывать также содержание твердых частиц, общего и аммонийного азота, фосфора, калия, кальция (Касатиков и др., 1992) и органических загрязнителей (Благовещенская и др., 1989;). По мнению американских специалистов, на удобрение может быть использован только тот осадок, в котором содержание твердых частиц не превышает 30 %, а концентрация пестицидов, ароматических углеводородов и ТМ не выходит за пределы ПДК, определяемой во вносимой почве (Webber et all., 1993). Исходя из вероятной фитотоксичности тяжелыми металлами в США (штат Калифорния) разработаны нормы внесения ОСВ при выращивании сельскохозяйственных культур.

Многолетние сельскохозяйственные полевые опыты в Японии на песчано-суглинистых и песчаных почвах способствовали улучшению физико-химических свойств почв и слабому накоплению в них меди и цинка (Aoki, Ichii, 1990). Наиболее жесткие требования при использовании ОСВ в сельском хозяйстве разработаны в Норвегии: содержание в них Cd не должно превышать 2,5 мг/кг ОСВ (по сухому веществу), Pb – 80 мг/кг, Hg – 3 мг/кг, Zn – 800 мг/кг. Для целей озеленения (рекультивации) – менее жесткие требования, мг/кг: Cd – 5; Pb – 200; Hg – 5; Zn – 1500.

В таблице 1 представлены данные о нормах предельно допустимого содержания металлов в ОСВ, используемого в качестве удобрения в сельском хозяйстве в разных странах. Там же приведены усредненные результаты исследования химического состава ОСВ г. Новокузнецка в период с 1996 по 1999 годы, полученные в НПП «Экоуголь».

Таблица 1

Нормы предельно допустимого содержания тяжелых металлов в осадках сточных вод (мг/кг сухого вещества), используемом в качестве удобрения в разных странах, и фактическое их содержание в ОСВ г. Новокузнецка

Наименование
элемента
Австрия Бельгия Дания Канада Нидерланды Франция ФРГ Швеция Требования РФ
СанПиН (2.1.7.573-96)
ОСВ
г. Новокузнецка
Мышьяк 100 10 - 75 10 - - - 20 19
Кадмий 10 10 8 20 10 15 30 15 30 2
Кобальт 100 20 6-120 150 - 20 - 50 - 13
Хром 500 500 40-120 - 500 200 1200 1000 1200 136
Медь 500 500 600 - 600 1500 1200 3000 1500 191
Ртуть 10 10 6 5 10 8 25 8 15 7
Марганец - 500 - - - 500 - - 2000 1669
Молибден - - - 20 - - - - - -
Никель 200 100 20–40 180 100 - 200 500 400 53
Свинец 500 300 485 500 500 300 1200 300 1000 69
Селен - 25 - 14 - - - - - -
Цинк 2000 2000 3000 1850 2000 3000 3000 1•104 4000 837

Сопоставление показывает, что ОСВ г. Новокузнецка в соответствии с требованиями к содержанию тяжелых металлов пригодно не только для целей озеленения, но и для сельского хозяйства. Таким образом, на первое место выходит фоновое содержание металлов на территории планируемого размещения ОСВ.

В Люксембурге в сельском хозяйстве применяют 90 % годового выхода ОСВ, в Швейцарии – 70 %, Германии – 30 %. В России на эти цели используется всего 4 – 6 % (Русаков и др., 1994).

Учитывая международный опыт, можно считать реальным использование не менее одной трети образующихся ОСВ, т. е. до 1 млн т в пересчете на сухое вещество.

Опыт использования осадков в сельском хозяйстве свидетельствует о том, что осадки сточных вод являются органическим азотно-фосфорным удобрением, содержащим также ряд необходимых для развития растений микроэлементов. В России почвы с низкой обеспеченностью микроэлементами составляют 40 % площади пахотных земель, а промышленное производство ограничено и в современных экономических условиях они недоступны для большинства сельхозпроизводителей. По расчетам Д. М. Хомякова внесение 1-4 т/га сухого вещества ОСВ с содержанием Mg, Mn, Zn, Co, Mo на уровне ПДК может обеспечить бездефицитный баланс микроэлементов в севообороте на 8-10 лет (Хомяков, 1991). По химическому составу ОСВ приближаются к навозу, а именно, в перерасчете на сухое вещество содержат одинаковое с навозом количество углерода и общего азота, больше – фосфора, меньше – калия.

Кроме того, в процессе хранения в них происходит образование гуминовых веществ, способствующих накоплению в листьях растений хлорофилла и более интенсивному росту корней.

Все вышеперечисленные агроэкологические свойства ОСВ позволили начать серию полевых опытов по их использованию для выращивания картофеля сорта «Невский» на территории агробиостанции Кузбасской педагогической академии с 1997 года. Анализ действующих в зарубежных странах норм на предельно допустимое содержание тяжелых металлов в осадках сточных вод и допустимой нагрузки их на почву свидетельствует об отсутствии единого мнения относительно того, поступление каких металлов следует ограничивать и каковы размеры этого ограничения. Считается, что более достоверную информацию в этом отношении можно получить при их определении не в осадке, а в почве. Поскольку в опыте были применены осадки сточных вод, в которых в той или иной степени, присутствуют тяжелые металлы, ключевым и наиболее значимым для нашей работы стало лабораторное исследование картофеля и почвы опытного участка на их содержание (Рис. 1). Для адекватной агроэкологической оценки, был использован стандартный высокочувствительный атомно-абсорбционный метод и сопоставления фактического содержания тяжелых металлов с установленными Минздравом РФ предельно допустимыми токсикологическими концентрациями для почвы и сельскохозяйственной продукции. Исследование проводилось в лаборатории рекультивации Института почвоведения и агрохимии РАН (г. Новосибирск).

По степени токсического действия на окружающую среду изучаемые тяжелые металлы относятся к трем классам опасности: I – Cd, Pb, Zn; II – Ni, Mo, Cu, Cr; III – Mn (ГОСТ 17.4.1.02 – 83). Анализ полученных результатов свидетельствует, что содержание в почвах всех исследуемых тяжелых металлов в опытах по выращиванию картофеля с ОСВ, не превышает ПДК.

Но содержание цинка, в варианте с ОСВ, выше контрольных показателей на 4,3 мг/кг (контроль – 74,3 мг/кг; ОСВ – 78,7 мг/кг). Содержание цинка в наших опытах почти в 2 раза выше, по сравнению с почвами сельскохозяйственных угодий России (34,4 мг/кг), как в контроле, так и в опыте, что требует дальнейших исследований и выявления причины повышенного содержания цинка в серых лесных почвах Кузбасса.

Содержание меди увеличено на 1,89 мг/кг в варианте с ОСВ по сравнению с контролем, и уменьшено в варианте с ОСВ + известь на 1,63 мг/кг по сравнению с вариантом ОСВ (контроль – 21,71 мг/кг; ОСВ – 23,6 мг/кг; ОСВ + известь – 21,97 мг/кг). Это объясняется тем, что повышению подвижности меди способствует внесение органических удобрений, в нашем случае – в варианте с ОСВ, а известь снижает подвижность меди. Среднее фоновое содержание меди в почвах колеблется в пределах 6 – 100 мг/кг. Нормой для почв считается содержание валовой меди 15 – 60 мг/кг. Значительное количество почвенной меди находится в необменном и труднодоступном состоянии, поэтому даже небольшое повышение подвижной меди в почве говорит о положительном влиянии осадков сточных вод.

По заключению Европейского регионального отделения ВОЗ, рассмотревшего вопросы, связанные с применением ОСВ в сельском хозяйстве, кадмий является наиболее опасным в экологическом отношении элементом. Существующие системы контроля за поступлением токсичных элементов (Ильин, Степанова, 1980) в отношении кадмия действуют недостаточно эффективно. Кадмий относится к рассеянным элементам и многие авторы указывают на слабое сродство Cd как к минеральным, так и органическим почвенным компонентам, то есть, о слабой связи ионов элемента с почвой (Halen, Closs, 1990), и поэтому он обладает высокой подвижностью.

Фоновое содержание Cd в почве определяется ее типом. Содержание валового кадмия в серых лесных почвах – 0,65 мг/кг. Содержание этого элемента в гумусовых горизонтах основных типов почв Западной Сибири составляет от 0, 074 – 1,8 мг/кг ( Ильин, Сысо, 2001).

Культуры по степени накопления кадмия можно расположить в следующий ряд по убывающей: свекла >латук >морковь >редис >томаты >картофель >пшеница >овес >бобы >кукуруза. Используя подбор культур, которые будут выращиваться на почвах, удобряемых ОСВ, можно в 60 раз изменить количество кадмия, которое поступит в пищевой рацион (Hooda, Alloway, 1994). Допустимый уровень поступления кадмия в организм человека (100 мкг/сут) обеспечивается, если с ОСВ вносится не более 1,7 кг/га кадмия в почву с кислым значением рН и не более 5 кг/га с нейтральной реакцией. При возделывании только зерновых культур внесение кадмия можно увеличить до 17 кг/га без опасности для здоровья людей (Ryan, 1982).

В наших исследованиях опытные показатели по содержанию кадмия ниже контрольных (контроль – 0,216 мг/кг; ОСВ – 0,196 мг/кг; ОСВ + известь – 0,177 мг/кг). Это, вероятно, связано с высоким содержанием органического вещества, поступающее с осадком сточных вод, и внесением извести.

Выращивание такой важной сельскохозяйственной культуры, как картофель, в течение десяти лет убедительно показало перспективность применения обезвреженных ОСВ в качестве органического удобрения. С их использованием улучшились товарные и питательные качества (содержание аскорбиновой кислоты и крахмала), лежкость клубней при хранении.

Таким образом, наряду с рекультивационными возможностями использования ОСВ на техногенно нарушенных землях (Экологически безопасное размещение.., 2001), эти мелио-ранты с не меньшим успехом могут найти применение в сельскохозяйственной практике. При этом решаются одновременно две экологические проблемы в масштабах Кузбасского региона:

  • снижается экотоксичность отходов промышленного производства металлургических, энергетических и угольных отраслей;
  • утилизируются твердые отходы очистных сооружений г. Новокузнецка экологически безопасным способом.

Для коммунальных служб городов долгосрочная перспектива утилизации ОСВ дает значительный экономический и экологический эффект.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Балаганская Е.Д., Мозгова Н.П. Поиск мелиорантов для восстановления загря-зненных почв // Тез. молод. конф. ботаников стран СНГ «Актуал. пробл. ботан.» / РАН. Кол. науч. центр. Поляр. – альп. ботан. сад – ин-т. – Апатиты, 1993. – С. 98-99.
  2. Благовещенская З.К., Грачева Н.К., Могиндович Л.С., Тришина Т.А. Утилизация осадка городских сточных вод // Химиз. с.-х.. – 1989. – № 10. – С. 73-76.
  3. Ильин В.Б., Степанова М.Д. Распределение свинца и кадмия в растениях пшеницы, выращенной на почвах, загрязненных этими элементами // Агрохимия, 1980, № 5. – С. 114-119.
  4. Ильин В.Б., Сысо А.И. Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах и растениях Новосибирской области. – Новосибирск: изд-во СО РАН, 2001. – 229 с.
  5. Касатиков В.А., Рунин В.Е., Касатикова С.М., Шабардина Н.П. Влияние осадков городских сточных вод на микроэлементный состав дерново-подзолистой супесчаной почвы // Агрохимия. – 1992. – №4. – С. 85-95.
  6. Напрасникова Е.В. Биохимические и микробиологические показатели экологических функций почв // Почвы и повышение их производительной способности / Краснояр. НИИ с.х.. – Новосибирск, 1993. – С. 57-60.
  7. Русаков Н.В.. Великанов Н.Л., Тонкошей Н.И., Кратов И.А., Кураев В.Н., Лементарева Н.Ф., Воронина Л.А. Эколого-гигиенические основы применения осадков сточных вод в качестве удобрения в лесном хозяйстве (на примере г. Куровское) // Интенсиф. выращивания лесопосадоч. матер., 1996. – С. 115-116.
  8. Чеботарев Н.Г., Колесниченко А.В. Опыт использования осадков сточных вод на удобрения в условиях Московской области // Влияние химиз. земледелия на содержание тяжелых металлов в почвах с.-х. угодий и продукции растениеводства. – М., 1988. – С. 110-115.
  9. Хомяков Д.М. Некоторые проблемы использования ОСВ на удобрения // Земледелие, 1991. – №8. – С. 62-65.
  10. Экологически безопасное размещение и эффективное использование осадков сточных вод на техногенных ландшафтах Кузбасса: отчет о НИР: К11-22 / Кузбасская государственная педагогическая академия; рук. Водолеев А.С.; исполн.: Степнов А.А., Кудашкина С.А. и др. – Новокузнецк, 2001. – 80 с.
  11. Aoki M., Ichii H. Sevage sludge use in agriculture and evaluation of composting facilites // Trans.14 th Int. Congr. Soil Sci., Kyoto, Aug., 1990, vol. 4. Commis. 4. – Kyoto, 1990. – S. 210-215.
  12. Davis R.D. Agricultural utilization of sewage sludge: Areview // J. Inst. Water and Environ. Manag. – 1989. – 3, N 4. – P. 351-355.
  13. Halen H, Closs P. Retations adsorption du cuivre, du zinc et du cadmium // Communic. In soil sc. Plant analysis. – 1990. – Vol. 21. – №17/18.
  14. Hooda P.S., Alloway B.J. Sorption of Cd and Pb by selected temperate and semi-arid soils: effects of sludge application and ageing of sludged soils // Water, Air., and Soill Pollut. – 1994. – 74, N 3 – 4. – P. 235 – 250.
  15. Ryan J.A. Controlling cadmium in human food chain // A review and rational basedon health effects / Environm research, 1982, v. 28. – P. 251 – 302.
  16. Webber M.D., Wang C., Topp G.C. Organic contaminants in Canadian agricultural soil // Can. J. Soil Sci. – 1993. – 73, N 4. – P. 656.