Содержание к диссертации
Введение 4 Глава 1. Свойства осадков сточных вод городских очистных
сооружений и способы их утилизации ^
Способы утилизации 10
Методы подготовки ОСВ для использования в качестве удобрения 16
Эффект от применения ОСВ в качестве удобрения и почвоулучшающей добавки (>влияние на свойства почв, урожайность растений, качество растительной продукции) ^ ^
ОСВ как источник загрязнения 26
Требования к осадкам сточных вод при использовании в качестве удобрения и почвоулучшающей добавки ^
Основы обезвреживания тяжелых металлов в ОСВ и обеззараживания аминокислотными реагентами ^
Основы детоксикации тяжелых металлов 41
Механизм процесса обеззараживания осадков 43
Характеристики реагентов на аминокислотной основе и получаемой органоминеральной композиции ^
Обработка осадков, используемых для опытов, регентом- детоксикантом и изменение их свойств ^
Тестирование токсичности на дафниях (гидробионты) 49
Методика тестирования на червя^(почвенные беспозвоночные) 51
Схемы и условия опытов 55
3.1.1. Опыт в водных растворах тяжелых металлов 60 3.1.2. Опыты в водной вытяжке из осадков
Тестирование на червях
Оценка генотоксичности на мышах (теплокровные)
3.3.1. Тестирование растений, выращенных на осадках обработанных без обработки
3.3.1. Тестирование осадков очистных сооружений обработанных реагентами на аминокислотной основе и необработанных
Глава 4. Поглощение растениями тяжелых металлов
Накопление ТМрастениями в 1 опыте
Накопление ТМ растениями в опыте 2 (на песке)
Накопление ТМ растениями в опыте 3
Глава 5. Действие осадков на рост и развитие растений
Рост растений, биомасса, урожайность
Наблюдение за растениями в опыте 1
Наблюдение за растениями в опыте 2
Наблюдение за растениями в опыте 3
Оценка последействия на растения необработанных и обработанных осадков
5.3 Оценка продуктивности в опытах с салатной горчицей
Опыт 1
Опыт 2
Опыт 3
Определение количества хлорофилла и эффективность фотосинтеза растений салатной горчицы (поглощение СО2)
5.4.1 Опыт 1
Опыт 2
Опыт 3
Глава 6. Перспектива использования обработанных осадков (органоминеральной композиции) Общие выводы Список литературы
Введение к работе
Одной из многочисленных экологических проблем современной цивилизации является утилизация отходов производства и потребления, в т.ч. осадков сточных вод городских очистных сооружений. В Российской Федерации за год образуется порядка 2 млн. тонн осадков по сухому весу.
Большие объемы осадков сточных вод (ОСВ) и необходимость их утилизации - проблема многих городов. Известно, что ОСВ ценное органическое удобрение. Как показывают результаты различных исследований, использование осадков ОС в качестве органического удобрения способствует восстановлению баланса органического вещества в распахиваемых почвах и улучшению их водно-физических свойств. Использование осадков при рекультивации нарушенных земель позволяет решить проблему формирования плодородного слоя и вернуть их в хозяйственный оборот. Однако ОСВ часто загрязнены ТМ, другими поллютантами, патогенной микрофлорой и могут относится к отходам II и III класса токсичности. Это обстоятельство создает очень серьезные проблемы при их утилизации, в первую очередь, препятствует использованию их в качестве органического удобрения. Использование других способов утилизации (захоронение, сжигание и др.) ограничено, кроме того, их высокой энергоемкостью и стоимостью, а также приводит к изъятию из биогеохимического оборота органического вещества (Хакимов и др., 1999).
Между тем, существуют методы реагентной обработки ОСВ, позволяющие провести их дезинфекцию и детоксикацию. В Государственном научно-исследовательском институте органической химии и технологии (ГосНИИОХТ) созданы реагенты на аминокислотной основе. Один из них (бактерицид) уничтожает патогенную микрофлору, а другой (детокискант) переводит ионы ТМ в нетоксичные, устойчивые комплексы. Полученный в результате обработки осадков субстрат (органоминеральная композиция - ОМК) относится по своим токсикологическим характеристикам к веществам четвертого класса опасности (малотоксичным). В результате они могут быть безопасно утилизированы различными способами: захоронение на свалках и полигонах ТБО, использование в качестве почвоулучшающей добавки при благоустройстве территории городов, при восстановлении нарушенных земель, загрязненных почв и как органическое удобрение даже под сельскохозяйственные культуры.
В настоящее время ОСВ накапливаются в отвалах и иловых площадках очистных сооружений, загрязняя почвы, атмосферу, грунтовые и поверхностные воды прилегающих территорий и создавая технологические проблемы в процессе очистки стоков.
Цель работы: оценить эффективность детоксикации ТМ в осадках сточных вод городских очистных сооружений реагентами на аминокислотной основе и изучить возможность их применения в качестве органического удобрения.
Основные задачи:
исследовать изменение свойств осадков после обработки реагентами на аминокислотной основе;
оценить методами биотестирования действие аминокислотных реагентов на токсичность осадков городских очистных сооружений, загрязненных ТМ (по выживаемости гидробионтов, почвенных беспозвоночных, генотоксичности для теплокровных);
определить влияние обработки ОСВ аминокислотными реагентами на накопление ТМ овощными культурами;
изучить действие осадков на рост, развитие и продуктивность растений;
выявить перспективные пути использования обработанных осадков. Научная новизна работы заключается в том, что впервые:
тестированием обработанных реагентами ОСВ установлена эффективность детоксикации - отсутствие токсического действия на
гидробионтов (дафний), почвенных беспозвоночных (червей) и генотоксического - на теплокровных животных (мышей);
экспериментально, нативным электрофорезом, установлено образование аминокислотных комплексов ТМ в результате обработки реагентом, а при оценке обработанных и необработанных ОСВ методом диэлектрической проницаемости в спектре отрицательных температур выявлено различие фазовых переходов порового раствора и характера энергетической неоднородности жидкой фазы;
определено, что при использовании ОСВ в качестве удобрения, после обработки аминокислотными реагентами снижается поступление ТМ в овощные культуры - томаты, горох и другие;
установлено, что растения раньше зацветают и происходит увеличение продуктивности томатов, гороха и других культур по сравнению с растущими на необработанных осадках.
Практическая значимость работы. Проведенные исследования подтверждают эффективность обезвреживания ОСВ реагентами на аминокислотной основе. Полученный в результате обработки осадков субстрат относится к нетоксичным веществам, что позволяет:
решить проблему безопасной утилизации накопленных и вновь поступающих ОСВ различными способами (захоронение, пиролиз и др.);
применять в качестве почвоулучшающей добавки при восстановлении нарушенных территорий и загрязненных почв, при благоустройстве территории городов;
использовать как органическое удобрение для повышения плодородия почв и получения органического удобрения методами компостирования и вермикомпостирования.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Обработка осадков сточных вод городских очистных сооружений реагентами на аминокислотной основе изменяет их свойства, уменьшает
доступность тяжелых металлов для растений, снижает токсическое действие ОСВ на растения и живые организмы (гидробионтов, почвенных беспозвоночных и теплокровных).
Обработанные осадки при внесении в почву ускоряют развитие овощных культур и увеличивают их плодоношение.
Обработанные осадки могут быть использованы в качестве почвоулучшающей добавки при восстановительных и озеленительных работах и для приготовления органических удобрений компостированием и вермикомпостированием.
