Диссертация (Индикаторное значение червей и растений для оценки экологического состояния вермикомпостируемых почв, загрязненных отходами кожевенного и цементного производств), страница 4

Необходимо комплексно анализировать влияние поллютантов на популяции, принимая во внимание снижение иммунной системы и сопротивляемости организма, а также адаптивную способность в популяциях (Медведев, 2004).Наиболее перспективным путем восстановления загрязненных почв является ремедиация. Фиторемедиация заключается в использовании растений для очистки среды. Это современная биотехнология высокоэффективной очистки от некоторых органических и неорганических загрязнителей: макроэлементов (фосфаты, нитраты), микроэлементов (такие, как Cr, Fe, Mn, Cu, Mo, Zn), не существенные элементы (Cd, Co, Pb, V, Se, W, F, Hg,) и радиоактивные изотопы (137Cs, 238Uи 90Sr) (Агибаева и др., 2013).18Фитоэкстракция используется для очистки почв от загрязнителей и заключается в следующем: поллютанты, поступают в органы растений, которые в дальнейшем подлежат удалению и переработке.

Данная технология оказалась наиболее эффективной при очистке почв парников. Растения отбираются исходя из фиторемедиационных особенностей и почвенно-климатических характеристик участка почвы, подлежащего восстановлению (Kumar, 1995).В настоящее время наибольшую популярность приобретает восстановлениеэкосистем с использованием растений. Фиторемедиация более экономичный метод очистки, не требующий внесения в почву специальных растворов, смесей иреагентов. Ученые считают, что применение растений перспективно для очисткипочв (Kramer, 2000; Ebbs et al, 2008).Выращивание на загрязненном участке в течение определенного временирастений, способных накапливать тяжелые металлы корневой системой и переносить их в надземную биомассу, представляет собой фиторемедиацию (Chaney etal., 1997; McGrath, 1998; Salt. et al., 1998; Квеситадзе и др., 2005; Титов и др., 2007).Известно, что тяжелые металлы хорошо накапливаются в верхнем почвенном слое, особенно при высоком содержании гумуса за счет образования устойчивых комплексов с гуминовыми кислотами.

Устойчивые соединения тяжелыхметаллов долго сохраняют токсические свойства, негативно воздействуя на биотупочвы и растения. Однако некоторые растения довольно устойчивы к загрязнению почвы тяжелыми металлами и могут накапливать их в своей биомассе(Линдиман, 2008)При определении эффективности используемых растений важным критерием является коэффициент фитоэкстракции. Для оценки аккумулирующей способности растений, по отношению к поллютантам, используется понятие «фитоэкстрагирующий потенциал» (ФЭП), который зависит от подвижности тяжелых металлов в почве и их доступности для растений (Saraswat,. Rai, 2009; E.C.H.E.T.Lucassen et al., 2010).

Фитоэкстрагирующий потенциал растения состоит из двухфакторов биоконцентрационного – отношение концентрации металла в корняхрастения к его содержанию в почве и транслокационного – отношение концен-19трации металла в побегах к его содержанию в корнях (Saraswat, Rai, 2009). Поэтим коэффициентам осуществляется селекция растений для фитоэкстракции(Квеситадзе и др., 2005).Существует два способа фитоэкстракции – индуцированная и непрерывная(Salt, 1995). В первом случае используются хелатирующие агенты, образующие сметаллами растворимые комплексы, которые легко усваивается и интенсивнотранспортируется по сосудам ксилемы в побеги растений.

Индуцированная фитоэкстракция является наиболее развитой и популярной с коммерческой точки зрения технологией (Huang, 1997). Непрерывная фитоэкстракция используется сприменение растений-супераккумуляторов (Квеситадзе и др., 2005). Эту технологию успешно применяют в случаях загрязнения почвы кадмием, цинком, ртутью,никелем, мышьяком, хромом (Kumar, 1995).Аспекты токсичности, тератогенности, канцерогенности при использовании в качестве удобрений ферментатированных ОСВ решаются индивидуально сопределением возможного дозирования при внесении их в почву.

Важно учитывать фоновое значение, проводить предварительное обезвреживание иловых отложений сточных сооружений (Михайлов, 1996; Малахова, 2007).При изучении влияния ОСВ в полевых опытах на урожайность картофеля иовса выявлен положительный эффект. Введение ОСВ (30 т/га) в течение двух летпозволила иметь урожайность в среднем за 2 года для картофеля 440, овса 5 ц/га,что выше контроля на 22 и 29 %, соответственно (Мёрзлая, 2004). С. Г. Дорошкевич с сотрудниками (2002) и В.

И. Дмитриева (1969) изучали влияние примененияОСВ на урожайность и качество картофеля. Было выявлено, что использованиеОСВ приводило к повышению урожайности картофеля в 1,5 раза (Дмитриева,1969; Дорошкевич и др., 2002).В России переработка ОСВ остается на низком уровне, тогда как на промышленных объектах образуется много отходов, содержащих азот, калий, фосфор, поэтому предложение расширить работы по поиску методов рациональногоих применения остается в силе. Самарские предприятия в сточных осадках со-20держат 60 % органических веществ, 1,5 % азота, 1,2 % фосфора, 0,4 % калия (Михайлов, 1996).ОСВ необходимо использовать как органоминеральные удобрения, обращает на себя внимание качественный состав этих отходов – микробные клетки,хитин, гумины, целлюлоза, лигнин. В очистные коллекторы попадают белки, полисахариды, жирные кислоты, метаболиты органического синтеза, фталовыесложные эфиры, масла, нефтепродукты, воска, смолы, полиспирты, полисахара.аминокислоты, бензоидные структуры (Кононов, 1995; Жмур, 1997; Шаланда,электронный ресурс; Янин, 2009; Малахова, 2007).В.

Г. Минеев с сотрудниками (2003) указывает, что расположение ОСВвсубстратах 15 т/га вызывает загрязнение кадмием и свинцом как пахотного, так иподпахотного горизонтов, что происходит в следствие способности взвешенныхколлоидов и солевых растворов к активной вертикальной миграции Негативноевоздействие исследовано при внесении в грунт жидких отходов сточных сооружений в среднем 500 т/га, при В наличии в ОСВ 70 % органического содержимого, кадмия – 40; цинка – 1300; меди – 200; свинца – 65; хрома – 500; никеля – 100;серебра – 18 мг/кг.

Выявлены коэффициенты накопления токсичных металлов взагрязненных субстратах: динамика подвижных соединений возрастала от 3 до10 раз, что способствовало доступности ТМ для усвоения растениями. В случаедобавления к агрессивной среде мелиорантов, например смеси торфа и навоза,железной руды или цеолита ученые выявили значительное (до 20 %) снижениеподвижности поллютантов (Кутукова, Плеханова, 2002).Внесение 4 т/га ОСВ с содержанием таких микроэлементов: Mg, Mn, Mo,Zn, Co на уровне ПДК может обеспечить бездефицитный баланс микроэлементовв севообороте на 10 лет (Хомяков, 1991; Плеханова, Кутукова, 1995).С. В.

Перегудов (2007), С. Д. Правкина (2013) приводят аргументы в пользугипотезы о том, что вермикомпостирование смеси ОСВ и почвы увеличит продуктивность, гумификационное состояние торфяно-болотных субстратов, это 20% мещерской территории рязанского региона (Перегудов, 2007, Правкина, 2013).21Возникло альтернативное земледелие. Его основной задачей было созданиеблагоприятных условий для жизнедеятельности почвенных микроорганизмов ичервей (Догель, 1981; Зинченко, 1994).Вермикультурой называют компостных червей в органическом субстрате,представляющее собой сложное биоценотическое сообщество, которое ограниченно определенным биотопом в составе ландшафта. Часто под этим терминомподразумевают только червей или, наоборот, исключительно субстрат (Терещенко, 2000).Таким образом, вермикультурой является современная биотехнология, которая позволяет эффективно переводить отходы в полезные белки. При этом,биомасса червей – возобновляемый сырьевой ресурс.

Время увеличения биомассы червей составляет до 60 дней (Дмитриева, 2000; Титов, 2008).Вермикомпостирование является инновационным биотехнологическим решением утилизации отходов (Дондокова, 2006; Правкина, 2012; Левин, 2014).В природе черви способствуют повышению плодородия почв и почвообразованию в целом. Так же имеются исследования об эффективности вермикомпостировани при озеленении закрытого грунта (Городний, 1990; Горбунов, 2012).Агрохимическая ценность сухого биогумуса в процентах следующая: гумусдо 35; кальций около 3; азот от 0,8 до 2,0; фосфор 2,0; калий 0,7-1,2; магний до0,5; кислотность pH = 6,9-7,2; а так же микрофлора; гуминовые, фульвовые кислоты и все это в сбалансированном виде (Громова, 2008).Очень велика потребность червей в органике, содержащей азот. Важнейшимусловием для жизни червей является достаточная влажность.

При pH ниже 5 иливыше 9, также как при влажности ниже 30 % их развитие затормаживается, при 22% черви погибают в течение семи дней. Оптимальной влажность при выращивании червей является 85 % при pH = 7. Если солей более 0,5 % – это смертельнаяконцентрация для вермикультуры (Заушинцена, 2014).Черви устойчивы к повышенным концентрациям сернокислого алюминия,углекислого кальция, хлорного железа, углекислого железа.

Одна половозрелаяособь способна откладывать до 24 коконов, в которых может содержаться до 2122яйца. Спустя 3 недели вылупляются молодые особи, а в течение 12 недель «новорожденные» способны приносить потомство. Вес молодых половозрелых червейоколо 1 г. Черви живут до 15 лет (Догель, 1981; Дондокова, 2006).Эти особенности делают возможным быстрое нарастание численности популяции червей, которые дают большой объем жидких продуктов разложения (Зинченко, 1994).Дождевой червь (по другому его называют навозный, компостный) – одиниз семейства люмбрицид, принадлежит к классу малощетинковых кольчатых.Данному виду присущи отличительные формы тела и размеры.

Длина может достигать до 130 мм, средняя толщина 8 мм. Головной конец тела утолщенный, мускульный, интенсивно окрашенный, на нем размещается рот; хвостовой конец более тонкий и бледный; сегментов тела от 80 до 110 имеют яркие цвета красный,оранжево-красный. Межсегментные бороздки не пигментированы. Молодые черви с темной пигментацией (Горбунов, 2012).Доказано, что при измельчении отходов до пастообразного состояния червисоздают прекрасные условия для развития различных микроорганизмов, которыеподавляют размножение патогенных бактерий.

Вермикомпостирование почв натерритории промышленных комбинатов, крупных городов, где применялосьбольшое количество пестицидов и минеральных удобрений – важный этап восстановления экологии среды (Дмитриева, 2000).Основным отличаем красного калифорнийского червя, кроме способностиперерабатывать все виды органики, является очень высокая плодовитость (болеечем в 100 раз) и долгожительство (в 4 раза). Популяция этих червей из 50000 особей за два месяца может переработать 500 кг/м2 навоза, создавая при этом плодородное гумусное удобрение. Также из червей получают белковую муку (около 70% белка), консервы для пушных зверей и домашних животных (Городний, 1990;Гумпылова, 2002).Дождевой червь становится половозрелым в трехмесячном возрасте, приблагоприятных условиях приплод до 1500 особей в год.