Диссертация (1151754), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Наибольшая активность ферментов уреазы и инвертазы отмечаетсяприсниженииконцентрациисвинца,гдепочваобрабатываласьферментативным комплексом в наибольшей концентрации 7,5 мг/л (рис. 4.44,активность уреазымг NH4/г почвы за 4 ч.4.45);0,002450,002400,002350,002300,002250,002200,002150,002100,00205y = 5E-05x2 - 0,0002x + 0,0024R² = 0,933325,50контроль35,5020,00свинец, мг/кгФермент 2,5Фермент 5Вариант опыта14,50Фермент 7,5активность инвертазы мгглюкозы/г почвы за 24 ч.Рис.
4.44. Влияние содержания свинца в валовой форме на активность уреазыпри обработке почвы растворами фермента на полигоне в слое почвы 0–20 см35,00y = 4,1825x2 - 19,142x + 38,258R² = 0,910630,0025,0020,0029,2622,6518,6515,0016,5310,005,000,003,35контроль4,306,35свинец, мг/кгФермент 2,5Фермент 5Вариант опыта2,45Фермент 7,5Рис. 4.45. Влияние содержания свинца в подвижной форме на активность инвертазыпри обработке почвы растворами фермента на полигоне в слое почвы 0–20 см133- снижение концентрации кадмия стимулирует активность ферментакаталазы. Данная зависимость описывается полиномом 2-й степени скоэффициентом корреляции R = 0,999.
Наибольшая активность ферментакаталазы отмечается при снижении концентрации кадмия, где почваобрабатывалась ферментативным комплексом в наибольшей концентрацииактивность каталазыО2 см3/ г почвы за 1 мин.7,5 мг/л (рис. 4.46);6,005,004,00y = 0,36x3 - 2,68x2 + 6,13x + 0,54R² = 13,002,001,000,000,350,070,49кадмий, мг/кгФермент 2,5Фермент 5Вариант опытаконтроль0,16Фермент 7,5Рис. 4.46.
Влияние содержания кадмия в валовой форме на активность каталазыпри обработке почвы растворами фермента на полигоне в слое почвы 0–20 см- снижение концентрации цинка в подвижной форме стимулируетактивностьферментаполиномами2-йАктивностьферментакаталазы.степенисзависимостикоэффициентамикаталазыферментативным комплексомДанныевописываютсякорреляциинаибольшаяпринаибольшейконцентрацииR = 0,911.обработке7,5почвымг/л(рис. 4.47).134Активность каталазы О2 см3/ гпочвы за 1 мин35,0030,0025,0020,0015,0010,005,000,00y = 4,1825x2 - 19,142x + 38,258R² = 0,910616,008,2010,00цинк, мг/кг7,25Фермент 7,5Фермент 2,5Фермент 5Вариант опытаРис. 4.47.
Влияние содержания цинка в подвижной форме на активность каталазыпри обработке почвы растворами фермента на полигоне в слое почвы 0–20 смконтрольПри анализе экспериментальных данных процесса ферментативнойбиостимуляции почвы в слое 0–20 см на объекте захоронения твердыхбытовых отходов были получены функции, аппроксимирующие снижениесодержания ТМ под действием ферментативного комплекса в концентрации7,5 мг/л с момента его внесения в почву (рис 4.48).
Наиболее интенсивноеснижение ионов металлов – свинца и цинка – происходит в течение 8 днейпосле внесения ферментативного комплекса в концентрации 7,5 мг/л.концентрация свинца, цинкамг/кг250200150y = 192,73x-1,914R² = 0,9525100500сутки02468101214Рис. 4.48. Изменение содержания свинца, цинка в слое почвы 0–20 см на площадкахполигона под влиянием ферментативного комплекса в концентрации 7,5 мг/лс момента его внесения135Необходимо отметить, что в сочетании высокого содержания ионовсолей с относительно низкими концентрациями ТМ активность почвенныхферментов не очень высока, независимо от концентрации вносимогоферментативного комлекса, но выше по сравнению с контрольнымвариантом – без внесения растворов фермента.Внесение фермента стимулировало ферментативную активность почвы вслое 0–20 см на участках полигона во всех вариантах по отношению кконтролю (табл.
4.18), в варианте 3 с применением фермента концентрацией7,5 мг/л коэффициент корреляции увеличения ферментативной активностиактивность уреазы мгNH4/г почвы за 4 ч.почвы составил 1,000 (рис. 4.49–4.51).0,002400,002350,002300,002250,002200,002150,00210КонтрольФермент Фермент 5 Фермент2,57,5Вариант опытаактивность каталазы О2см3/ г почвы за 1 мин.Рис. 4.49. Изменение активности уреазы после обработки почвы раствором ферментана полигоне в слое 0–20 см6,005,004,003,002,001,000,00КонтрольФермент Фермент 52,5Вариант опытаФермент7,5Рис.
4.50. Изменение активности каталазы после обработки почвы раствором ферментана полигоне в слое 0–20 см136активность инвертазы мгглюкозы/г почвы за 24 ч30,0025,0020,0015,0010,005,000,00КонтрольФермент Фермент 5 Фермент2,57,5Вариант опытаРис. 4.51. Изменение активности инвертазы после обработки почвы раствором ферментана полигоне в слое 0–20 смДля оценки эффективного плодородия почв важно знать содержание в нейпитательных веществ в доступных для растений формах. В светло-каштановыхпочвах оно зависит от механического состава, степени солонцеватости икарбонатности и обычно колеблется в пределах 5–20 мг фосфора и 10–40 мг иболее калия на 100 г почвы. В исследуемых почвах наблюдается тенденция кувеличению обеспеченности усвояемыми формами азота, фосфора и калия в мае2013 г. по отношению к исходному состоянию (май, 2010 г.) Наиболеехарактерные данные получены по варианту 3 с наибольшей концентрациейвнесенного фермента (табл. 4.26) (Сергиенко Л.И., Морозова Н.В., 2014).Таблица 4.26Динамика содержания элементов питания в почвеполевого опыта (вариант 3 – 7,5 мг/л)Слойпочвы,см0–2020–4040–6060–8080–1000–100ОбеспеченностьГумус валовый, %Май2010 г.Май2013 г.1,791,310,950,880,721,13Слабая2,581,440,810,710,691,25СлабаяАзот гидролизуемый,мг/100 г почвыМайМай2010 г.2013 г.0,81,11,11,10,30,9Оченьнизкая0,61,12,01,41,41,3ОченьнизкаяР2О5,мг/100 г почвыМайМай2010 г.2013 г.3,01,82,63,62,22,6Средняя6,94,74,75,22,44,6СредняяК2О,мг/100 г почвыМайМай2010 г.2013 г.413633383837Высокая574337373842Высокая137Ферменты способствуют обогащению почвы подвижными формамиазота, фосфора и калия за счет интенсификации процесса расщеплениясложных органоминеральных соединений (валовых форм элементов) иперевода их в простые неорганические, доступные для растений имикроорганизмов.Кромемакроэлементов,происходитувеличениесодержания в почве подвижных форм микропитательных элементов, чтосоздает оптимальные условия для жизнедеятельности почвенной микрофлоры,ответственной за процессы разложения органического вещества ТБО.Изучениемикроэлементногосоставапочвыподинамическимплощадкам показало, что в поверхностном слое 0–20 см содержаниеотдельных микроэлементов было повышено по сравнению с кларком в 1,28–3,10 раз (табл.
4.27). Из микроэлементов, относящихся к классу тяжелыхметаллов, особенно прочные комплексные соединения с органическимивеществамипочвыспособнаобразовыватьмедь.ПоданнымСтепановой М.Д., медь в больших количествах закрепляется органическимвеществом как кислых, так и нейтральных почв (Степанова М.Д., 1974).АналогичныепроцессыобразовыватьпрочныеЭкспериментальнопроисходятсоединениядоказаноиссмаксимальнохромом,которыйможетгуминовымикислотами.допустимоесодержаниетрехвалентного хрома по общесанитарному показателю вредности 80 кг/га поваловым и 5 мг/кг по подвижным формам (Бейбетхан Д., 1987).При проведении трехлетних экспериментов вещества, относящиеся кклассу тяжелых металлов I класса опасности, такие как кадмий, свинец ицинк не обнаруживаются в почве в критических количествах: их содержаниеукладывается в требования ПДК по валовым формам и не превышает кларкболее, чем в два раза, и лишь по содержанию марганца и свинца исследуемыепочвы характеризуются как слабозагрязнённые (кратность превышениякларка около 3) (Сергиенко Л.И., Морозова Н.В., 2014).138Таблица 4.27Содержание тяжелых металлов в слое почвы 0–20 см и степень еезагрязнения в мае 2013 г.
(средние данные по четырем площадкам)ЭлементМарганецМедьКадмийСвинецЦинкФоновоепо Беусу А.А.Содержание мг/кгФактическое,май 2010 г.Фактическое,май 2013 г.Кратностьпревышениякларка722160,410,052,32120180,150,2051,52240200,1124643,101,220,272,381,22Степень (критерий)загрязнения почвыпо Цемко В.П. (1980)СлабозагрязненнаяНезагрязненнаяНезагрязненнаяСлабозагрязненнаяНезагрязненная4.4.
Описание основных параметров и принципа работы установкидля внесения ферментативного комплекса при обработке почвыи проведении фиторемедиацииМетод применения ферментативной биостимуляции включает в себянесколько этапов реализации: приготовление раствора фермента → внесениераствора фермента в почву на объекте захоронения твердых бытовыхотходов → посев семян для формирования многолетнего травостоя → поливвсходов раствором фермента → мероприятия по созданию в случаенеобходимости микроклиматических условий на период прорастаниявсходов.Длянаиболееэффективногопроведенияферментативнойбиостимуляции почвы представлена конструктивно-технологическая схемакомбинированной установки на базе агрегата АВВ-Ф-2,8, предназначеннаядля внесения ферментативного комплекса при обработке почвы и проведениифиторемедиации в послепосевной период.Комбинированная установка состоит: 1 – из цистерны – емкости дляраствора фермента, 2 – распределительного устройства, 3 – катка, 4 –распределителя (форсунок для внесения в почву раствора фермента), 5 –помпы для создания давления и перемешивания при приготовлении растворафермента, 6 – ножевых дисков, 7 – рамы,8 – гидроцилиндра подъема секции,1399 – напорного трубопровода, 10 – шарнирного устройства с дополнительнымраспределителем (прил.
1).Для приготовления рабочего раствора необходимо внести воду иферментативный комплекс в цистерну 1, которые перемешиваются спомощьюпомпы5,спредварительнозакрытымикранаминараспределительном устройстве 2.Приготовленныйрастворферментанагнетаетсяпомпой5враспределительное устройство 2 (кран подачи на цистерну 1 закрыт) иподается на обрабатываемую поверхность почвы через распределитель 4 ишарнирное устройство с дополнительным распределителем 10. Дозувнесенияраствораможноменятьустановкойдозирующихшайб(находящихся в наконечниках распределителей 4 и 10), регулировкой крановподачи и изменением скорости движения агрегата. Конструкция шарнирногоустройства с дополнительным распределителем 10 позволяет изменятьподачу раствора фермента по высоте и направлению.
Распределительныеустройства 2, 4, 10, каток 3 и дисковый нож 6 удерживаются на подъемнойсекции,котораяподнимаетсяиопускаетсяврабочееположениегидроцилиндром 8. Для глубинного проникновения раствора фермента вобрабатываемую почву используется дисковый нож 6, который имеетмеханизм, позволяющий выполнять его подъем (опускание) и замену надругой нож. Для уменьшения испарения фермента с обрабатываемойповерхности почвы используются прикатывающие катки 3, которые имеютмеханизмы, позволяющие производить их подъем (опускание) и замену надругие катки.Подача раствора фермента осуществляется двумя способами:а) свободным перетеканием раствора из цистерны по напорномутрубопроводу 9;б) при необходимости подачи раствора под давлением используютсяпомпа 5 и краны подачи.140Конструкцияраспределителей4и10предусматриваетзаменураспределительной головки и установку сменных дозирующих шайб.Количество раствора фермента контролируется электрическим датчикомуровня, прикрепленным непосредственно к верхней части у крышкицистерны, в непосредственной близости от крышки, для удобства замены иобслуживания.Питание помпы 5 и гидроцилиндра 8 осуществляется от бортовой сетитрактора (тягового устройства) и его гидропривода.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
