Автор: Касатиков В., Фатеев В., Кагина О.
Источник: Главный агроном. — 2008. — № 12. — С. 12–16.
Касатиков В., Фатеев В., Кагина О. Осадки сточных вод как удобрение: возможно ли избежать нежелательных воздействий? В статье проанализирован опыт других стран в области применения осадков сточных вод в качестве удобрения в сельском хозяйстве. Рассмотрены основные показатели, оказывающие патогенное воздействие на почву. Предложены основные приемы, позвроляющие уменьшить загрязненность осадков сточных вод.
Осадок сточных вод (ОСВ), казалось бы, малопригоден для использования при получении сельскохозяйственной продукции. В ОСВ и компостах нередко содержатся тяжелые металлы (ТМ). Попадая в почву, они могут отрицательно воздействовать на растения, животных и человека, на природную среду в целом.
Между тем, внесение ОСВ в почву или производство на их основе различных компостов — один из путей решения проблемы избавления от огромного количества отходов, накапливающихся в населенных пунктах. Почва при этом обогащается питательными макро- и микроэлементами (азотом, фосфором, кальцием, магнием, молибденом, цинком, медью, марганцем, кобальтом) и органическим веществом.
Возникающие при использовании осадков экологические проблемы изучаются во многих научных учреждениях США, Канады, стран Западной Европы, а также Российской Федерации, Украины и Белоруссии. Во многих странах разработаны соответствующие рекомендации по применению ОСВ и компостов с учетом выполнения требований экологической безопасности. Применение ОСВ регламентируется нормативными актами, а также законодательным путем [1].
Многолетнее бесконтрольное внесение в почву ОСВ может приводить к загрязнению почв тяжелыми металлами и попаданию их в сельскохозяйственную продукцию. Один такой случай произошел около 35 лет назад в окресностях Мюнхена. Осадки сточных вод вывозили на поля пригородных районов, вследствие чего в почве возрасло содержание ТМ. Органы санитарного надзора города были вынуждены ввести ограничения на использование загрязненных почв и изъять из продажи зерно, полученное на этих почвах (в нем содержание кадмия превышало ПДК). Потребовалось проведение дорогостоящих мер по детоксикации загрязненных почв, чтобы вернуть их в сельскохозяйственное производство.
В сравнении с фоновыми концентрациями уровень содержания металлов в почвах, удобряемых осадками, как правило, повышен. К таким выводам пришли немецкие специалисты, обобщившие результаты 25-летних полевых опытов нескольких научных учреждений. Зарубежные специалисты отмечают, что пока существует много неясного относительно тех эффектов, которые могут возникнуть в отдаленной перспективе при внесении осадков в почву. До сих пор имеется мало данных о том, какие изменения происходят в почве по прошествии длительного времени после прекращения внесения осадков. По исследованиям Ротамстендской опытной станции (Великобритания), спустя 20 лет после прекращения внесения осадков в почве опытных участков обнаружили уменьшение микробной массы, снижение активности легидрогеназы, торможение азотфиксации гетеротрофами, сине-зелеными водорослями и клевером. Все эти изменения связывают с загрязнением почв ТМ [2].
Использование в сельском хозяйстве ОСВ связано также с рядом санитарно-гигиенических проблем. Присутствие в ОСВ значительной части хозбытовых осадков обусловливает потенциальное наличие патогенной микрофлоры. В них могут содержаться, в частности, различные грибы, из бактерий — сальмонелла, шигелла, микобактериум, а также поливирусы, вирусы. В настоящее время санитарно-бактериологическое нормирование в ОСВ проводится по наличию бактерий группы кишечной палочки и патогенной микрофлоры.
Поступившие в почву всесте с осадками патогены долго сохраняются в окружающей среде. Поэтому применение в качестве удобрения ОСВ, не прошедших стадию сбраживания в аэротенках и 1–3 летний период выдержки на иловых картах или илонакопителях, может повлечь за собой попадание болезнетворных начал в окружающую среду.
В Западной Европене однократно отмечались случаи сальмонеллеза крупного рогатого скота, выпасаемого на пастбищах, удобренных жидкими необезвреженными ОСВ, особенно при несоблюдении достаточного временного интервала между внесением ОСВ и выпасом животных. Следовательно, перед тем как использовать в качестве удобрения несброженный ОСВ должны проходить этап предварительной детоксикации. Кроме сбраживания, реагентной, термической и радиационной обработок, одним из самых простых и эффективных методов обеззараживания ОСВ является их компостирование с бытовым мусором, торфом, опилками, соломой, вермикомпостирование [2].
Тяжелые металлы находятся в почве в разнообразных химических формах, закономерности видообразования которых мало изучены. Однако знания о наличии и характеристиках соединений металлов очень важно для понимания поведения микроэлементов в почве и обеспеченности ими растений.
Содержание подвижных форм ТМ в почве зависит от комплекса факторов, которые необходимо учитывать при прогнозировании поведения элементов в системе почва-растение
. На миграционную активность существенно влияют кислотно-щелочные условия. Очевидно, внесение извести, сдвигая кислотно-щелочное равновесие и вызывая сукцессию популяций почвенных микроорганизмов, способствует синтезу низкомолекулярных водорастворимых органических соединений, образующих с металлами подвижные хилатные комплексы. Таким образом, при изменении кислотности среды одновременно происходят процессы иммобилизации и хилатирования металлов.
На подвижность металлов в почве сильно влияет концентрация в ней органического вещества. Переход элементов в малоподвижные формы протекает интенсивно в почвах с его высоким содержанием. Мощным сорбентом почвенных микроэлементов являются вторичные глинистые минералы. В этой связи, чем тяжелее почва по механическому составу, тем активнее и в больших количествах в ней блокируются металлы.
Растения по-разному реагируют на поступление в них металлов. К группе чувствительных, то есть имеющих признаки угнетения при повышенном поступлении в них металлов, отнесены свекла столовая, морковь, репа, горох, некоторые травы — клевер (белый, горный и инкарнатный), люцерна. К группе умеренно чувствительных относятся капуста, томаты, редис и травы — костер, некоторые виды овсяницы. Высокой устойчивостью к фитотоксическому действию тяжелых металлов характеризуется кукуруза [2].
Для регулирования внесения осадков сточных вод в почву с учетом природных требований используются законодательные акты. В них закреплены меры, обеспечивающие экологическую безопасность и предотвращение риска ухудшения санитарно-гигиенического качества сельскохозяйственной продукции. Они включают:
1) установление ПДК тяжелых металлов в осадках, компостах и удобряемых ими почвах;
2) гигиенические регламенты на допустимые поступления металлов в почву;
3) введение ограничений на внесение осадков и компостов в почву.
Во многих развитых странах накоплен положительный опыт использования ОСВ и компостов, не наносящих ущерба природной среде. Так, в округе Ольденбург (ФРГ) внесение осадков в почву хозяйств проводится под надзором сотрудников местного филиала Сельскохозяйственной палаты, следящей за соблюдением требований распоряжения относительно утилизации органических отходов в земледелии.
Поставляемые земледельцам партии осадков (отпускается бесплатно!) снабжаются сертификатами с данными о содержании в ОСВ питательных элементов и загрязняющих веществ. На основании этих данных сотрдники филиала рассчитывают дозы осадков. Они же регулярно проводят анализы удобряемых осадками почв и составляют кадастр почв, в которые были внесены ОСВ [2].
В заключении статьи хотелось бы назвать некоторые технологические приемы, позволяющие уменьшить загрязненность ОСВ тяжелыми металлами. Это прежде всего ряд мер, имеющихся в распоряжении промышленных предприятий, таких как отказ от сброса в канализационную сеть сильно загрязненных сточных вод, предварительная обработка осадков.
1. Рехтин, А. Ф. Очистка сточных вод города / А. Ф. Рехтин. — Томск: ТГАСУ, 2010. — 100 с.
2. Ян-Эрик Люфт Обработка осадка сточных вод: полезный опыт и практические советы / Ян-Эрик Люфт, Л. Науменко — Финляндия, 2012. — 128 с.