8138

102

использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения» к использованию осадков очистных сооружений в различных почвенных условиях и принимая во внимание аналогичные зарубежные разработки, нормы и периодичность внесения органоминеральной композиции устанавливают дифференцированно для почв среднего и тяжелого гранулометрического состава и легкого супесчаного состава.

В почвах среднего и тяжелого состава нормы могут быть выше с периодичностью внесения не менее 5 лет, а в почвах легкого состава нормы должны быть ниже с периодичностью не менее 3 лет.

Практика использования ОГСВ в качестве почвоулучшающей композиции показала, что на землях среднего и тяжелого механического состава во избежание накопления тяжелых металлов допускается внесение не более 10 т/га сухой массы осадков промышленно-бытовых сточных вод в чистом виде или в составе компостов, при периодичности внесения не менее 5 лет. На легких песчаных и супесчаных почвах норма удобрения ограничивается 7 т/га с периодичностью внесения не менее 3 лет. В повышенных нормах (до 30 т/га сухого вещества) осадки промышленнобытовых сточных вод и стоков пищевой промышленности применяются для удобрения не загрязненных тяжелыми металлами земель, отводимых под посадки древесно-кустарниковых насаждений, питомников, парков, под долголетние сенокосно-пастбищные угодья, при рекультивации земель. Внесение осадков на торфяных почвах по агрономическим соображениям не рекомендуется.

Запрещается применение осадков и компостов из них на почвах с рНсол ниже 5,5 без их предварительного известкования, если содержание кальция в осадке или компосте не обеспечивает поддержание рНсол почвы на уровне 5,5 и более.

Хранение и компостирование осадков разрешается проводить на участках, где они будут вноситься, или в непосредственной близости от

103

таких участков. Для внесения твердых и жидких осадков применяются машины и технологии, разработанные для применения соответственно твердых и жидких органических удобрений. Осадок целесообразно вносить на поле осенью, после уборки урожая, непосредственно перед его вспашкой отвальными плугами.

Внесение осадков сточных вод или компостов на их основе не исключает возможность применения других органических и минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры в соответствии с региональными технологиями их возделывания. При этом должно учитываться количество элементов, поступающих в почву с осадками. Особое внимание следует обращать на поступление в почву фосфора ввиду значительных концентраций его во многих видах осадков.

Анализ состава осадков сточных вод проводится перед их внесением. На участках, предназначенных для внесения осадков, определяется фоновое содержание тяжелых металлов в почвах. Контроль за основными агрохимическими свойствами почв, систематически удобряемых осадками или компостами на их основе, проводится агрохимической службой или соответствующими научно-исследовательскими учреждениями по следующим показателям: рН, содержание гумуса, подвижных форм азота, фосфора и калия, тяжелых металлов, не реже одного раза в 5 лет. Количество контролируемых параметров в почвах и осадках сточных вод определяется в зависимости от их особенностей, может быть уточнено в конкретных условиях. На основании результатов анализов решается вопрос о возможности дальнейшего применения осадков на этой площади по согласованию с агрохимической службой, органами санитарноэпидемиологических и государственных ветеринарных служб.

Одной из главных задач мониторинга почв, удобряемых ОГСВ, является объективная оценка экологической обстановки и разработка прогноза изменения содержания тяжелых металлов в почве. Эти вопросы

104

необходимо решать на основании баланса тяжелых металлов в био- и агроценозах конкретных районов.

Необходимо особо подчеркнуть, что детоксикация тяжелых металлов в осадке аминокислотными реагентами исключает риск локальных превышений ПДК металлов, возникающих вследствие неравномерности распределения слоя осадка по поверхности почвы при внесении ОСВ. Избыточное валовое количество металла, находящегося в аминокислотных комплексах, сконцентрированное на определенном участке, не будет оказывать фитотоксического эффекта, но вместе с тем позволит растениям получать необходимые для вегетации микроэлементы в дозах, не превышающих их биологическую потребность.

Таким образом, детоксикация ТМ в ОГСВ создает «пороговый эффект», не допускающий «залповых концентраций» тяжелых металлов в субстрате. Детоксицированные ионы металлов находятся в депонированном состоянии, и высвобождение металлов из связанных форм в доступные для растений формы протекает постепенно. Именно этот механизм и создает наиболее благоприятные условия для органо-минерального питания растений.

105

ГЛАВА 4. ОЦЕНКА ТОКСИЧНОСТИ ПОЧВ ПОСЛЕ ВНЕСЕНИЯ В НИХ ОБРАБОТАННЫХ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД

4.1 Общие вопросы влияния ТМ на растительность

4.1.1. Действие ТМ на рост и развитие растений

Макроэлементы – азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера – потребляются растениями в больших количествах. Азот входит в состав аминокислот, из которых построены молекулы белка, гликозидов, алкалоидов, витаминов, хлорофилла и т.д. Из всех элементов питания он в наибольшей степени способствует росту растений и увеличению урожайности.

Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот и нуклеопротеидов, участвует в энергетическом обмене веществ, улучшает условия питания растений, улучшает качество урожая. Фосфор усиливает способность растительных клеток удерживать воду, что повышает их устойчивость к засухе. Калий играет большую роль в обмене веществ и накоплении белков и углеводов, способствует росту и делению клеток. Он активизирует деятельность ферментов и передвижение углеводов, благотворно влияет на водный режим растений. Кальций участвует в обмене веществ, уравновешивает соотношение других элементов, нейтрализует органические кислоты в растениях, входит в состав клеточных стенок. Железо участвует в окислительно-восстановительных процессах, входит в состав некоторых дыхательных ферментов. Сера является составной частью белков, играет важную роль в окислительно-восстановительных процессах. Ее недостаток задерживает рост растений, затрудняет синтез белков.

Микроэлементами называют химические элементы, необходимые для нормальной жизнедеятельности растений и животных и используемые

106

растениями и животными в микроколичествах по сравнению с основными компонентами питания. Однако биологическая роль микроэлементов велика. Всем без исключения растениям для построения ферментных систем – биокатализаторов – необходимы микроэлементы, среди которых наибольшее значение имеют железо, марганец, цинк, бор, молибден, кобальт и др. Как видим, к микроэлементам относится большинство ТМ. Недостаток микроэлементов в почве не приводит к гибели растений, но является причиной снижения скорости и согласованности протекания процессов, ответственных за развитие организма. В конечном итоге растения не реализуют своих возможностей и дают низкий и не всегда качественный урожай.

Микроэлементы не могут быть заменены другими веществами, и их недостаток обязательно должен быть восполнен с учетом формы, в которой они будут находиться в почве. Растения могут использовать микроэлементы только в водорастворимой форме (подвижной форме микроэлемента), а неподвижная форма может быть использована растением после протекания сложных биохимических процессов с участием гуминовых кислот почвы. В большинстве случаев эти процессы протекают очень медленно и при обильном поливе грунта значительная часть образующихся подвижных форм микроэлементов вымывается.

Главная роль микроэлементов в повышении качества и количества урожая заключается в следующем:

1.При наличии необходимого количества микроэлементов растения имеют возможность синтезировать полный спектр ферментов, которые позволят более интенсивно использовать энергию, воду и питание (N, P, K), а соответственно получить более высокий урожай.

2.Микроэлементы и ферменты на их основе усиливают восстановительную активность тканей и препятствуют заболеванию растений.

107

3. Микроэлементы являются одними из тех немногих веществ, которые повышают иммунитет растений. При их недостатке создается состояние физиологической депрессии и общей восприимчивости растений к паразитным болезням.

Большинство микроэлементов являются активными катализаторами, ускоряющими целый ряд биохимических реакций. Микроэлементы своими замечательными свойствами в ничтожных количествах способны оказывать сильнейшее действие на ход жизненных процессов и очень напоминают ферменты. Совместное влияние микроэлементов значительно усиливает их каталитические свойства. В ряде случаев только композиции микроэлементов могут восстановить нормальное развитие растений.

Однако сведение роли микроэлементов только к их каталитическому действию неверно. Микроэлементы оказывают большое влияние на биоколлоиды и влияют на направленность биохимических процессов. Так марганец регулирует соотношение двух- и трехвалентного железа в клетке. Соотношение железо-марганец должно быть больше двух. Медь защищает от разрушения хлорофилл и способствует увеличению дозы азота и фосфора примерно в два раза.

Резкое увеличение содержания одного или нескольких элементов в среде приводит их в разряд токсикантов. Токсичность ТМ связана с их физико-химическими свойствами, со способностью к образованию прочных соединений с рядом функциональных группировок на поверхности и внутри клеток.

Таким образом, большинство ТМ являются необходимыми для нормального роста и развития растений. Недостаток их в почве приводит к нарушению роста растении и, как следствие, к снижению урожайности. Однако если содержание ТМ превышает необходимые для растений значения, то они начинают оказывать токсичное действие на растения. Поэтому необходимо поддерживать определенный баланс между

108

поступлением ТМ в почву и использованием их растениями, избегая как недостатка, так и накопления избыточных концентраций этих микроэлементов.

Исходя из вышесказанного, разрабатываемая технология обезвреживания ОГСВ с использованием растительности должна обеспечивать нейтрализацию избыточных концентраций ТМ, вносимых в составе ОГСВ, позволяя при этом растениям использовать физиологически необходимые количества ТМ для нормального роста и развития, гарантируя таким образом получение высоких урожаев. Полные связывание и нейтрализация ТМ являются нежелательными, т.к. в этом случае растения лишатся необходимых им микроэлементов, что приведет в задержке роста и снижению урожайности.

Обобщенные характеристики влияния основных микроэлементов на функции растений, симптомы их дефицита и его последствия приведены в таблице 12.

110