Диссертация (1151754), страница 16
Текст из файла (страница 16)
почвы полигона захоронения ТБОхарактеризовалисьнизкойнитрифицирующейспособностью,среднейобогащенностью ферментом инвертазы; обеспеченность ферментом каталазыхарактеризовалась,поклассификацииЗвягинцеваД.Г.,какбедная;обеспеченность уреазой – очень бедная (табл. 4.10).8080828481,50,02310,02190,01890,01840,020616,6616,6616,6622,6518,162,042,002,024,352,60Уреазнаяактивность, мгна 1 г. почвыКаталазнаяактивность, мгО2 на 1 г.почвыИнвертазнаяактивность,мкг/100 г.почвы3,593,363,603,193,44Протеазнаяактивность, мгразложенияжелатина на1 г. почвыНитрифицирующаяактивность, мгNO3/100 г1234средняяЦеллюлозоразрушающаяактивностьмикроорганизмами, %№динамическойплощадкиТаблица 4.10Биологическая и ферментативная активность почвы слоя 0–20 см в исходномсостоянии (май 2010 г.)0,01400,01400,01400,00220,01114.2.
Лабораторный опыт применения ферментативного комплексаВ лабораторном опыте внесение растворов фермента концентрации 2,5–7,5 мг/л стимулировало ферментативную активность почвы. Показателямиферментативной активности почвы являлись почвенные ферменты: каталаза,инвертаза, уреаза. Через 10 дней после первого полива сосудов количествоинвертазы по вариантам опыта возросло на 12,83–61,50 %, каталазы на 3,26–14,28 % по отношению к контролю.
После второго внесения растворовфермента положительная тенденция сохранилась: наблюдалось усилениеинвертазной, каталазной и уреазной активности почвы на 30,17–95,09 %,9010,13–14,86 % и 276,20–420,63 % соответственно (табл. 4.11) (СергиенкоЛ.И., Морозова Н.В., 2014).Таблица 4.11Определение ферментативной активности почвыв лабораторно-лизиметрическом опытеИнвертазнаяактивность,мкг/100 г почвы12Каталазнаяактивность,O2 на 1 г почвы12Фермент 2,5 мг/л18,2932,102,53Фермент 5,0 мг/л24,1539,58Фермент 7,5 мг/л26,18Контроль (без внесенияфермента)16,21Вариант опытаУреазная активность, мкг NH3на 1 г почвы123,260,0080,02372,583,270,0080,029548,112,803,400,00100,032824,662,452,960,0070,0063Примечания:1) данные анализов усреднены из трех повторностей;2) 1 – через 10 дней после первой обработки (полива) раствором фермента; 2 –через 10 дней после второй обработки (полива) раствором фермента.Зависимостьувеличениясодержанияпочвенныхферментовпривнесении раствора ферментов наиболее точно описывается полиномом 3-йстепени с коэффициентами корреляции R = 0,829 для инвертазы, длякаталазы R = 0,922 и уреазы R = 0,977.
При этом, чем выше ферментативнаяактивность после первой обработки раствором фермента, тем она вышепроявляется при повторном применении раствора фермента. Это служитхорошим основанием для восстановления свойств почвы в плане еерекультивации. Изменение активности ферментов после второй обработкипочвы растворами фермента представлено на рис. 4.6–4.8.91мг глюкозы/г почвы за 24 часа50,000045,000040,000035,000030,000025,000020,000015,000010,00005,00000,0000Ферментативнаяактивность почвыпосле 1-го поливараствором ферментаФерментативнаяактивность почвыпосле 2-го поливараствором ферментаВариант опытаО2 см3 /г почвы за 1 мин.Рис.
4.6. Активность инвертазы в сосудах лизиметрического опыта(мг глюкозы / г почвы за 24 ч.)3,503,00Ферментативнаяактивность почвыпосле 1-го поливараствором фермента2,502,001,50Ферментативнаяактивность почвыпосле 2-го поливараствором фермента1,000,500,00Вариант опытаРис. 4.7. Активность каталазы в сосудах лизиметрического опыта(О2 см3 / г почвы за 1 мин.)92мг NH4/г почвы за 4 часа0,03500,0300Ферментативнаяактивность почвыпосле 1-го поливараствором фермента0,02500,02000,01500,0100Ферментативнаяактивность почвыпосле 2-го поливараствором фермента0,00500,0000Вариант опытаРис.
4.8. Активность уреазы в сосудах лизиметрического опыта(мг NH4 / г почвы за 4 ч.)Необходимо отметить, что значения ферментативной активности почвыпосле третьего полива по сравнению со вторым поливом отличалисьнезначительно либо оставались на том же уровне. В ходе опыта показательферментативной активности почвы определялся как отклик для определенияэффективности испытываемого фермента класса оксигеназ в концентрацияхот 2,5 до 7,5 мг/л. В результате проведения опытных исследованийустановлены следующие закономерности изменений ферментативнойактивности почв:1.
После внесения фермента в течение 30 дней отмечалось усилениеферментативной активности почвы по показателям – каталаза,инвертаза, уреаза. Уровень активности удерживался вышеконтрольного варианта вне зависимости от концентрации вносимогофермента.2. Наиболее высокие значения ферментативной активности почвенныхферментов – каталазы, уреазы, инвертазы по отношению к контролюотмечаются в варианте с концентрацией испытуемого фермента,равной 7,5 мг/л.3. По истечении 27–32 дней ферментативная активность почвенныхферментов – каталазы, уреазы, инвертазы снижается до уровняконтрольного варианта (рис. 4.9–4.11).9394Рис.
4.9. Изменение ферментативной активности каталазы при обработке почвы ферментом в лабораторно-лизиметрическом опыте95Рис. 4.10. Изменение ферментативной активности уреазы при обработке почвы ферментом в лабораторно-лизиметрическом опыте96,мг глюкозы/г почвы за 24 часаy = 42,576x-0,366R² = 0,854660,00y=0,0169x3+ 1,6524x + 19,055R² = 0,835y = -0,0008x6 + 0,0337x5 - 0,5391x4 + 4,2424x3 - 16,509x2 + 26,699x + 5,389R² = 0,717550,0040,00-0,3494x2y = -0,0002x5 - 0,0106x4 + 0,4149x3 - 3,9217x2 + 6,9248x + 46,807R² = 0,912930,0020,0010,000,0030364346КонтрольФермент, 2,5 мг/лФермент, 5 мг/лФермент, 7,5 мг/лСтепенная (Контроль )Полиномиальная(Фермент, 2,5 мг/л)Полиномиальная(Фермент, 5 мг/л)Полиномиальная(Фермент, 7,5 мг/л)суткиРис. 4.11.
Изменение ферментативной активности инвертазы при обработке почвы ферментом в лабораторно-лизиметрическом опыте97Процессы разложения отходов на полигоне захоронения отходовхарактеризуются в общем виде двумя видами химических реакций:окислительно-восстановительными и рН-зависимыми. Изменение рН влияетна растворимость металлов и переход их из одной формы в другую. В связи счемприисследованиирастворовферментативногокомплексавконцентрация 2,5 мг/л, 5 мг/л, 7,5 мг/л было измерено рН этих растворовпотенциометрическим методом.
Отмечено, что рН в растворах фермента ввариантах 2,5 мг/л и 5 мг/л соответственно составляет 6,21 и 5,15,среда слабокислая, а в варианте 7,5 мг/л и выше (25 мг/л) рН среды равен4,8–4,9, среда кислая. рН среды в зависимости от концентрации изменяетсяпо шкале рН в кислую сторону в вариантах 2,5 и 5 мг/л и стабилизируется наконцентрации 7,5 мг/л, где среда растворов фермента определена как кислая.Данная зависимость изменения рН среды растворов фермента от ихконцентрацииописываетсястепеннойфункцией,гдекоэффициентПоказатель рНкорреляции равен 0,95 (рис.
4.12).7,576,565,554,543,532,521,510,50y = 6,9622x-0,241R² = 0,9501РезультатизмерениярHДистл. вода Фермент 2,5 Фермент 5 Фермент 7,5 Стандартныймг/лмг/лмг/лрастворфермента (25мг/л)Вариант опытаРис. 4.12. Изменения рН среды растворов фермента в зависимости от их концентрации98Применениевлабораторно-лизиметрическомопытерастворовферментов в более высокой концентрации (10 мг/л) не привело к усилениюферментативной активности почвы, она сохранилась на том же уровне, что ис концентрациями в диапазоне от 2,5–7,5 мг/л.
В связи с чем более высокиеконцентрации раствора фермента к исследованию их эффективности непринимались.Применение более высоких концентраций растворов ферментовявляется нецелесообразным, так как в исследуемой почве присутствуютингибиторы почвенных ферментов – тяжелые металлы: содержание кадмия вваловой форме более 0,41 мг/кг на активность каталазы, свинца в подвижнойформе более 5,80 мг/кг на активность инвертазы.Испытания исследуемого раствора фермента в трех различныхконцентрациях: 2,5 мг/л, 5 мг/л, 7,5 мг/л показывают, что искусственновнесенные ферменты не очень хорошо сохраняются, их активностьснижается в течение месяца, они легко вымываются из почвы, так какхарактеризуются низкой степенью иммобилизации в почве (Клюева М.В.,2014). Следовательно, в целях применения ферментативной биостимуляциидля рекультивации почвы с данным препаратом необходимо учесть егозакреплениевпочвехимическимпутем(применениесдругимимелиорантами) либо механическим (внутрипочвенное введение).Применение раствора фермента с концентрацией с 7,5 мг/л являетсянаиболее целесообразным, так как применямый препарат не обладаетвысокой степенью иммобилизации, что обусловливает необходимость егоповторного применения через месяц (27–32 дней) независимо от введеннойконцентрации фермента, а увеличение концентрации фермента в раствореприведет к его перерасходу, что является экономически невыгодным(Семененко С.Я., Морозова Н.В., 2018).Важным показателем процессов самоочищения почвы является процесснитрификации, связанный с накоплением нитратного азота бактериями и99грибами.
От его интенсивности зависит азотный режим почвы – один изосновных факторов почвенного плодородия. Хемоавтотрофные бактерии –нитрофикаторы превращают аммоний в азотистую и азотную кислоты. Приокислении аммиака нитрифицирующими бактериями выделяется энергия,используемая для синтеза органических веществ. Азотистую системуобразуют бактерии I фазы, азотную – II фазы нитрификации. В первом этапенитрификации принимают участия бактерии рода Nitrosomonas, Nitrosocystis,Nitrosospira и Nitrosolobus, во втором – Nitrobacter, Nitrospina, Nirococcus(Воинова-Райкова Ж.,1986, Звягинцев Д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
