Диссертация (1154485), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Применение компостов обогащаетпочву гумусом и активизирует ее биологическую активность (Дубенюк, 2014).Компосты на основе листового опада древесных культур позволяют максимальнововлечь в биологический круговорот отчуждаемые с листвой питательныеэлементы в целях воспроизводства плодородия городских почв и охраныокружающей среды от загрязнения органическими отходами (ПостановлениеПравительства Москвы от 17.06.2008 г. N 514-ПП: Приложение 2).
Помимовосстановления и повышения плодородия городских и сельскохозяйственныхМезофилы организмы, лучше всего растущие при умеренной и повышенной температурахобычно между 20 °C и 45 °C (Википедия [Сайт]: Мезофилы).14Термофилы организмы, живущие при относительно высоких температурах свыше 45 °C(Википедия [Сайт]: Термофилы).15Википе́дия (англ. Wikipedia) свободная общедоступная мультиязычная универсальнаяинтернет-энциклопедия, расположенная на интернет-сайте: http://www.wikipedia.org. Названиеэнциклопедии образовано от английских слов wiki (вики, технология, лежащая в основефункционирования сайта; в свою очередь слово заимствовано из гавайского языка, в которомоно имеет значение «быстро») и encyclopedia (энциклопедия).1334земель, компосты используются также в целях их ремедиации от загрязненийтяжелыми металлами (United States Environmental Protection Agency [Website]:Publications: Analysis of Composting as an Environmental Remediation Technology:Chapter 4.
Potential for reclamation of mine spoils and brownfields with compost,1998). Органическое вещество компостов образует с ионами тяжелых металловорганоминеральные соединения различной природы за счет чего достигаетсяиммобилизация тяжелых металлов (Дабахов, Дабахова, Титова, 2005). Длявосстановления деградированных почв используются торфо-навозные компосты,компосты на основе птичьего помета, осадков сточных вод (ОСВ), органическойфракции твердых бытовых отходов (ТБО) и т.п. Однако, современные технологиикомпостирования не позволяют избавиться от значительного количества солейтяжелых металлов в биомассе ОСВ и ТБО, поэтому применение компостов на ихоснове с целью улучшения качества городских и сельскохозяйственных почв внастоящее время ограничено.
На практике при ремедиации загрязненных почв спомощьювнесениякомпостоввихсоставвключаютсяразличныевспомогательные добавки. Например, имеет место добавление фосфогипса16 ипростого суперфосфата17 к перегною навоза крупного рогатого скота, чтопозволяет снизить содержание подвижных форм тяжелых металлов примерно на60-70 % (Способ очистки черноземных почв, загрязненных тяжелыми металлами:пат. 2492944 Российская Федерация: МПК В 09 С 1/00, А 01 В 79/02). Внесение впочву обогащенного фосфогипсом и глауконитом18 компоста на основе птичьегоФосфогипс крупнотоннажный отход производства минеральных удобрений, в основномсодержащий двуводный гипс и многочисленные примеси. Отвалы фосфогипса занимаютзначительные земельные площади, при этом загрязняя почву и водоносные слои вреднымирастворимыми соединениями фтора, фосфора и другими примесями (Скайград [Сайт]).17Суперфосфат смесь Ca(H2PO4)2·H2O и CaSO4, получаемая из природных фосфатов (апатитаи фосфорита) или апатитового концентрата путем обработки их серной кислотой.
Суперфосфатнаиболее распространенное простое минеральное фосфорное удобрение (Большая советскаяэнциклопедия, 1976).18Глауконит (от греч. glaukos голубовато-зелёный) минерал, водный алюмосиликат железа,характеризующийся непостоянным и сложным химическим составом. Применяется в качестве1635помета способствует значительной инактивации (от англ. inactivity – бездействие)тяжелых металлов (Юркова, 2012). Высокую степень очистки городских почв отнефтепродуктов и тяжелых металлов осуществляет торфо-пометный компост, всостав которого помимо различных витаминов и фитогормонов включаютсяштаммыфосфатрастворяющих,азотфиксирующихикалийразлагающихпочвенных бактерий (АГРОТЕХ [Сайт]; НПО «ПИКСА» [Сайт]).Важным подходом для увеличения плодородия почв является практическибезотходная технология, осуществляемая посредством переработки органическихотходов сельского хозяйства и животноводства, а также свалок с помощьюдождевых червей, получившая название вермикультивирование. В природедождевых червей насчитывается более 3000 видов, но только 8-12 видовразводятся в искусственных условиях.
Для вермикультивирования в среднейполосе России наиболее пригоден «Оболенский гибрид», представляющий гибрид«Красного калифорнийского червя» с компостным червем местной популяции(Гоготов, 2002). Оптимальной температурой для них является 23 °С прикормлении и 19 °С при размножении. При температуре 32 °С они перестаютпитаться, а при температуре выше 36 °С они гибнут. Для размножения червейнеобходимы аэрация и влажность субстрата 80-85 %. Внутренняя поверхностьстенок кишечника червей служит местообитанием ряда родов бактерий идрожжей, участвующих в разложении пищевых полимеров (Третьякова, Бызов,Добровольская, 1992; Бызов и др., 1993). При образовании вермикомпостов червирегулируют биомассу мико- и микробиоты, участвующую в разложении бывшегоживого вещества.
Показано, что процесс вермикультивирования значительноснижает в исходном субстрате содержание тяжелых металлов и органическихзагрязнителей, таких как полихлорированные бифенилы, хлорорганическиеинсектициды и нефтепродукты (Касатиков, 2002; Edwards, Arancon, 2005).удобрения для почв в связи со значительным содержанием окиси калия (Большая советскаяэнциклопедия, 1971).36Помимо очищения перерабатываемых субстратов от устойчивых в естественныхусловиях загрязнителей, черви способны нейтрализовать содержащихся всубстратах патогенов, при этом стабилизируя баланс и усиливая активностьполезной микробиоты (Sinha et al., 2010).
Вермикомпосты, состоящие на 70-80%из гумифицированного материала, могут рассматриваться как источникигуминовых препаратов. Для вермикомпостов характерно значительное улучшениефункционирования системы: почва мико- и микробиота – растение (Титов,2011). Вместе с тем, в образцах биогумуса и почвогрунтов, выпускаемых наоснове вермикультивирования, часто наблюдается превышение влажности, чтоприводиткразвитиюпроцессовнитрификациивследствиенакопленияподвижной нитратной формы азота. А в образцах, имеющих повышеннуюплотностьпочвенногогрунтаотмечаютсяпроцессыденитрификацииинакопления аммиачного азота в количествах, вызывающих гибель проростковцелого ряда растений (Гоготов, 2002).Большуюзначимостьдлявосстановленияпочвимеетприменениенепосредственно гуминовых препаратов.
Гуминовые вещества19 участвуют вструктурообразовании почв, регулировании геохимических потоков металлов впочвенных экосистемах, накоплении питательных элементов в доступной длярастенийформе.Промышленные гуминовыепрепараты,получаемыеизприродных ресурсов (в основном бурого угля, торфа и донных отложений –сапропелей), в значительной степени наследуют свойства гуминовых веществисходного сырья и поэтому по функциональной активности действуют какмелиоранты и препараты для детоксикации, ремедиации и рекультивациинарушенных почв, а также стимуляторы роста растений. ВзаимодействиеГуминовые вещества подразделяют на три составляющие: гумин неизвлекаемый остаток,не растворимый ни в щелочах, ни в кислотах; гуминовые кислоты фракция, растворимая вщелочах и нерастворимая в кислотах (при рН < 2); фульвокислоты фракция, растворимая и вщелочах, и в кислотах.
Гуминовые и фульвокислоты, взятые вместе, называют «гумусовымикислотами» (Перминова, 2008).1937гумусовых кислот с загрязняющими веществами коренным образом меняетхимическое и токсикологическое поведение последних в экосистемах. Очистказагрязненных почв гуминовыми веществами происходит главным образом за счетобезвреживания экотоксикантов при их сорбции на гуминовых матрицах исвязыванияионовтяжелыхметаллов,благодарячемуснижаетсяихбиодоступность для почвенных организмов и растений (Перминова, 2008;Якименко, Терехова, 2011; Use of Humic Substances to Remediate PollutedEnvironments: From Theory to Practice, 2005).При систематическом применении гуминовых препаратов улучшаетсяструктура почвы, ее буферные и ионообменные свойства, становятся активнеепочвенные микроорганизмы.
Важным свойством гуминовых препаратов являетсяповышение способности растений противостоять неблагоприятным условиямокружающей среды, таким как засуха, переувлажнение, болезни и т.д. Еще однопреимущество гуминовых препаратов заключается в том, что они повышаютусвоение питательных веществ растениями.
В связи с уникальными свойствамигуминовых веществ и их высокой биологической активностью, проявляемой поотношению к большей части биоса, создание и использование удобрений наоснове гуминовых препаратов является перспективным направлением, в первуюочередь в области рекультивации деградированных почв (Перминова, 2008).С целью усовершенствования гуминовых препаратов в их состав вводятминеральныеиорганическиедобавки,атакжеразличныештаммымикроорганизмов. Для усиления уже имеющихся положительных свойствгуминовых препаратов и создания новых, обладающих направленным действием,осуществляется модификация фракционного состава самих гуминовых кислот.Идея модификации исходного гуминового препарата из бурого угля «Экстра»легла в основу серии экспериментальных работ (лабораторных, вегетационных,полевых), проведенных на кафедре химии почв факультета почвоведения МГУимени М.В.
Ломоносова. Модификация препарата заключалась в изменении38соотношения амфифильных фракций гуминовых веществ. В полевых опытах,проведенных на делянках, с комплексным загрязнением почвы хлоридами,нефтепродуктами, тяжелыми металлами модифицированный препарат, названный«Экстра-Growth» увеличивал биомассу растений не менее чем в 30 раз посравнению с растениями, выращенными на контрольных, загрязненных делянках,и почти в 2 раза по сравнению с исходным препаратом. Таким образом,проведенныеэкспериментыподтвердиливысокуюэффективностьусовершенствованного препарата как антистрессового и стимулятора ростовыхпроцессов (Трофимов, Степанов, Соколова, 2011).Активная работа по модификации гуминовых веществ ведется учеными нахимическом факультете МГУ им.
М.В. Ломоносова. Так, совместно с Институтомсинтетических полимерных материалов РАН им удалось получить гуминовыепроизводные,которыеспособны необратимо прилипать к минеральнымповерхностям (например, песку или глинам), что предотвращает в конечном итогедальнейшую миграцию тяжелых металлов после их детоксикации (Перминова,2008).Интродукция лабораторных культур-деструктуров поллютантов в почву,даже в составе компостов, часто не имеет успеха, вследствие вытеснения ихестественной почвенной биотой, зачастую патогенной, особенно в условияхзагрязненияпочв.Большийуспехдостигаетсяпутемиспользованиябактериальных препаратов на основе культур почвенных микроорганизмов игуминовых кислот, которые способствуют длительному сохранению штаммовдеструктуров и их успешной конкуренции с аборигенной микробиотой. Полагают,что макромолекулы гуминовых веществ сорбируются на внешней стороненаружной мембраны (у грамотрицательных бактерий) или клеточной стенки (уграмположительных бактерий), образуя ажурную сетку (Демин, Терентьев,Завгородняя, 2003).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
