Дослідження проводилися на ділянці техногенно-порушених земель сільськогосподарського призначення, розташованого на території Верховского району Орловської області. Аналіз грунту виконано на попередньо відібраних зразках відповідно до чинних нормативних актів в галузі аналізу грунту і методів відбору проб ГОСТ 26483-85 Приготування сольової витяжки та визначення її рН по методу ЦИНАО, ГОСТ 26951-86 Визначення нітратів іонометріческіх методом, ГОСТ Р 54650-2011 визначення рухомого фосфору і калію за методом Кірсанова, РД 52.18.289-90 МУ Методика виконання вимірювань масової частки рухомих форм металів в пробах грунту атомно-адсорбційним методом, ГОСТ 26210-91 Визначення обмінного калію за методом Маслової, ГОСТ 26213-91 Методи визначення органічної речовини. Мета роботи встановити вплив неорганізованих звалищ твердих побутових відходів (ТПВ) на навколишнє середовище і агроекологічні показники грунту. Встановлено вплив несанкціонованого звалища ТПВ на навколишнє середовище і агроекологічні показники родючого шару ґрунту. Виконано агроекологічні дослідження ділянки перекриття родючого шару ґрунту загальною площею 16016,0 м2. Відзначено підвищений вміст гумусу (Органічної речовини), рухомих форм фосфору, калію і зниження кислотності ґрунту в порівнянні з контролем. Складування побутових відходів на ділянці призвело до значного збільшення вмісту токсичних хімічних елементів солей ТМ. Перевищення ГДК склало в середньому, по кадмію в 1,23, по міді 6,075, по цинку в 17,84, по марганцю 5,11, по свинцю в 1,59 рази. З метою усунення негативного впливу на навколишнє середовище і грунтову родючість ТПВ на досліджуваній ділянці необхідно здійснення комплексу заходів по рекультивації порушених земель. Рекомендовані радикальні, біологічні та фізико-хімічні прийоми детоксикації.

Анотація наукової статті з екологічних біотехнологій, автор наукової роботи - Басов Ю.В.


AGROECOLOGICAL ASPECTS OF RECULTIVATION OF DISTURBED LANDS

The studies were conducted at the site of technogenic-disturbed agricultural lands located in the territory of the Verkhovsky district, the Orel region. Soil analysis was performed on the preselected samples in accordance with the applicable regulations in the field of soil analysis and methods of sampling GOST 26483-85. Preparation of salt extract and determination of its pH was done by the method of TIN, GOST 26951-86. Ionometric nitrate determination was performed by the method, GOST R 54650-2011. Determination of mobile potassium and phosphorus was done by the method of Kirsanov, RD 52.18.289-90 MU. We applied the technique of measurements of the mass fraction of metals mobile forms in soil samples by atomic absorption, GOST 26210-91. Determination of exchangeable potassium was performed by Maslova's method, GOST 26213-91. We used methods of organic substance definition. The aim of this work is to establish the influence of unorganized landfills municipal solid waste (MSW) on the environment and agro-ecological indexes of soil. The effect of illegal dumping of MSW on the environment and agro-environmental indicators of fertile soil layer is determined. Agroecological studies of section of the fertile soil layer overlap with a total area of ​​16016.0 m2 are carried out. The increase of high concentration of humus (Organic matter), mobile forms of phosphorus, potassium and reduction of soil acidity in comparison with control are observed. Waste management on the site has led to a significant increase in the content of toxic chemical elements salts TM. The excess of MPC was, on average, on cadmium by 1.23 times, on copper by 6.075 times, on zinc by 17.84 times, on manganese by 5.11, on lead by 1.59 times. To eliminate negative impacts of solid waste on the environment and soil fertility in the survey area the implementation of complex measures on reclamation of disturbed lands is recommended. Radical biological and physical chemical methods of detoxification are recommended.


Область наук:
  • екологічні біотехнології
  • Рік видавництва: 2018
    Журнал: Вісник аграрної науки
    Наукова стаття на тему 'Агроекологічні аспекти РЕКУЛЬТИВАЦІЇ ПОРУШЕНИХ ЗЕМЕЛЬ'

    Текст наукової роботи на тему «Агроекологічні аспекти РЕКУЛЬТИВАЦІЇ ПОРУШЕНИХ ЗЕМЕЛЬ»

    ?Вісник аграрної науки, 2 (71), April 2018, http://dx.doi.org/10.15217/48484 УДК / UDC 631.618: 504.53.062.4

    Агроекологічні аспекти РЕКУЛЬТИВАЦІЇ ПОРУШЕНИХ ЗЕМЕЛЬ

    AGROECOLOGICAL ASPECTS OF RECULTIVATION OF DISTURBED LANDS

    Басов Ю.В., кандидат сільськогосподарських наук, доцент Basov Yu.V., Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor ФГБОУ ВО «Орловський державний аграрний університет імені Н.В. Парахіна », Орел, Росія

    Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Education "Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin", Orel, Russia E-mail: basov.yu ribas @ yandex. ru

    Дослідження проводилися на ділянці техногенно-порушених земель сільськогосподарського призначення, розташованого на території Верховского району Орловської області. Аналіз грунту виконано на попередньо відібраних зразках відповідно до чинних нормативних актів в галузі аналізу грунту і методів відбору проб - ГОСТ 26483-85 Приготування сольової витяжки та визначення її рН по методу ЦИНАО, ГОСТ 26951-86 Визначення нітратів іонометріческіх методом, ГОСТ Р 54650- 2011 Визначення рухомого фосфору і калію за методом Кірсанова, РД 52.18.289-90 МУ Методика виконання вимірювань масової частки рухомих форм металів в пробах грунту атомно-адсорбційним методом, ГОСТ 26210-91 Визначення обмінного калію за методом Ма Словом, ГОСТ 26213-91 Методи визначення органічної речовини. Мета роботи - встановити вплив неорганізованих звалищ твердих побутових відходів (ТПВ) на навколишнє середовище і агроекологічні показники грунту. Встановлено вплив несанкціонованого звалища ТПВ на навколишнє середовище і агроекологічні показники родючого шару грунту. Виконано агроекологічні дослідження ділянки перекриття родючого шару ґрунту загальною площею 16016,0 м2. Відзначено підвищений вміст гумусу (органічної речовини), рухомих форм фосфору, калію і зниження кислотності ґрунту в порівнянні з контролем. Складування побутових відходів на ділянці призвело до значного збільшення вмісту токсичних хімічних елементів - солей ТМ. Перевищення ГДК склало в середньому, по кадмію - в 1,23, по міді - 6,075, по цинку - в 17,84, по марганцю - 5,11, по свинцю -в 1,59 рази. З метою усунення негативного впливу на навколишнє середовище і грунтову родючість ТПВ на досліджуваній ділянці необхідно здійснення комплексу заходів по рекультивації порушених земель. Рекомендовані радикальні, біологічні та фізико-хімічні прийоми детоксикації. Ключові слова: порушені землі, звалище твердих побутових відходів, агроекологічні показники, гумус, рухомий фосфор, рухливий калій, контроль, токсичні хімічні елементи, важкі метали (ТМ), кадмій, мідь, свинець, цинк, детоксикація, фіторемедіаціі, рекультивація.

    The studies were conducted at the site of technogenic-disturbed agricultural lands located in the territory of the Verkhovsky district, the Orel region. Soil analysis was performed on the preselected samples in accordance with the applicable regulations in the field of soil analysis and methods of sampling GOST 26483-85. Preparation of salt extract and determination of its pH was done by the method of TIN, GOST 26951-86. Ionometric nitrate determination was performed by the method, GOST R 54650-2011. Determination of mobile potassium and phosphorus was done by the method of Kirsanov, RD 52.18.289-90 MU. We applied the technique of measurements of the mass fraction of metals mobile forms in soil samples by atomic absorption, GOST 26210-91. Determination of exchangeable potassium was performed by Maslova's method, GOST 26213-91. We used methods of organic substance definition. The aim of this work is to establish the influence of unorganized landfills municipal

    solid waste (MSW) on the environment and agro-ecological indexes of soil. The effect of illegal dumping of MSW on the environment and agro-environmental indicators of fertile soil layer is determined. Agroecological studies of section of the fertile soil layer overlap with a total area of ​​16016.0 m2 are carried out. The increase of high concentration of humus (organic matter), mobile forms of phosphorus, potassium and reduction of soil acidity in comparison with control are observed. Waste management on the site has led to a significant increase in the content of toxic chemical elements - salts TM. The excess of MPC was, on average, on cadmium by 1.23 times, on copper by 6.075 times, on zinc by 17.84 times, on manganese by 5.11, on lead by 1.59 times. To eliminate negative impacts of solid waste on the environment and soil fertility in the survey area the implementation of complex measures on reclamation of disturbed lands is recommended. Radical biological and physical chemical methods of detoxification are recommended.

    Key words: disturbed lands, dumping of solid waste, agro-environmental indicators, humus, mobile phosphorus, mobile potassium, control, toxic chemicals, heavy metals (HM), cadmium, copper, lead, zinc, detoxification, phytoremediation, reclamation.

    Вступ. Забруднення навколишнього природного середовища відходами є однією з найсерйозніших проблем сучасності. Відходи в значних кількостях утворюються в усіх базових галузях промисловості (сільське господарство, енергетика, металургія, будівництво, транспорт, гірничодобувні виробництва), а також в побуті. В цілому в Російської Федерації накопичено близько 7 млрд. Т. Відходів, з яких 1 млрд. Т. - небезпечні відходи. В середньому на кожного жителя країни виробляється (накопичується) до 15 т / рік різних твердих відходів. У Росії відходи за ступенем шкідливості і небезпеки діляться на чотири класи, в європейських країнах застосовується розподіл на три класи. До небезпечних (токсичних) відходів відносять відходи, здатні викликати отруєння або інше ураження живих істот. Це, перш за все невикористані отрутохімікати сільськогосподарського призначення, промислові канцерогени і мутагени [3].

    У США навіть серед твердих побутових відходів (ТПВ) близько 40% відносять до особливо небезпечних, в Угорщині - 34%; у Франції - 6%, Великобританії - 3%, а в Італії та Японії всього лише 0,3%. У Росії, за деякими даними, таким чином виділяють з ТПВ -10% особливо небезпечних [1, 2].

    Відходи виробництва та споживання представляють серйозну загрозу навколишньому середовищу, будучи джерелом її параметричного, інгредіентному, біоценотичного, стаціально-деструктивного та інших видів забруднення.

    За даними Росприроднагляду, щорічно в Росії утворюється близько 3540 млн. Тонн ТПВ і практично весь цей обсяг розміщується на полігонах, санкціонованих і несанкціонованих звалищах, і тільки 4-5% утилізується іншими способами через відсутність як необхідної інфраструктури, так і самих підприємств- переробників. У країні налічується лише 243 комплексу з переробки ТПВ, 53 комплексу із сортування і тільки 10 сміттєспалювальних заводів [4].

    Орловська область не є винятком. Загальна площа земель сільськогосподарського призначення області становить 2,032 млн. Га, з них 1,508 млн. Га - ріллі, 54,8 тис. Га - поклади, 17,5 тис. Га - багаторічні насадження, 53,5 тис. Га - сіножаті, 262 , 7 тис. га - пасовища. Сільськогосподарським виробникам належить на різних правах 1,508 млн. Га. Загальна площа невикористовуваних земель сільськогосподарського призначення в 2014 році на території області становила 87,5 тис. Га. Площа порушених земель в Орловській області, за даними відділу

    державного земельного нагляду Россельхозназора по Орловській і Курській областях, - 252,4 тис. га. Несанкціоноване розміщення відходів виробництва та споживання, незаконний видобуток корисних копалин, зняття і знищення родючого шару грунту і самовільна розробка кар'єрів на землях сільськогосподарського призначення завдають істотної шкоди грунті як об'єкту навколишнього середовища і мають небезпечні наслідки для екологічної обстановки.

    Проведений аналіз санітарного стану грунту показав, що в цілому на території області збільшилась кількість проб грунту, що не відповідають гігієнічним нормативам за санітарно-хімічними показниками з 3,7% в 2013 році до 10,2% в 2015 році, перевищення відзначені по бенз (а ) пірену (64 проби). При цьому, на території сельбищної зони відзначається збільшення частки проб, які не відповідають гігієнічним нормативам на 4,8%, а на території дитячих дошкільних установ - на 3,8% [7].

    Масштаби щорічного утворення відходів в області характеризуються величиною більше 1.5 млн. Тонн, в тому числі: органічні відходи переробних підприємств - 55%; ТПВ, відходи очисних споруд -20%; лом чорних і кольорових металів, алюмосодержащіх шлаки і залізовмісні відходи ОСПАЗ - 18%; інші відходи - 7%. В цілому по області їх сумарне накопичення, з урахуванням похованих, оцінюється в 30 млн. Тонн. Склад, обсяги та ступінь небезпеки відходів по окремих районах і містах області дуже різноманітні і залежать не тільки від виду виробничої діяльності в регіоні, а й соціального рівня життя населення [4].

    Мета роботи - встановити вплив неорганізованих звалищ твердих побутових відходів на навколишнє середовище та агроекологічні показники грунту.

    Умови, матеріали та методи. Дослідження проводилися на ділянці техногенно-порушених земель сільськогосподарського призначення, розташованому на території Верховского району Орловської області, на захід від 1,1 км від н.п. Нижня Любовша. Уздовж східного кордону ділянки (100 м) проходить асфальтована дорога в напрямку Русский Брод-Пеньшіно. Категорія земель - землі сільськогосподарського призначення. Дослідження грунту проводилися на попередньо відібраних зразках відповідно до чинних нормативних актів в галузі аналізу грунту і методів відбору проб - ГОСТ 26483-85 Приготування сольової витяжки та визначення її рН по методу ЦИНАО, ГОСТ 26951-86 Визначення нітратів іонометріческіх методом, ГОСТ Р54650-2011 визначення рухомого фосфору і калію за методом Кірсанова, РД 52.18.289-90 МУ Методика виконання вимірювань масової частки рухомих форм металів в пробах грунту атомно-адсорбційним методом, ГОСТ 26210-91 визначення обмінного калію по методу Маслової, ГОСТ 26213-91 Методи визначення органічної речовини, ГОСТ 17.4.3.04-85 Охорона природи. Ґрунти. Загальні вимоги до контролю і охорони від забруднення. Ґрунтовий покрив досліджуваної ділянки представлений сірими лісовими грунтами суглинистого механічного складу.

    Результати та обговорення. Нами виконані агроекологічні дослідження ділянки перекриття родючого шару грунту побутовими відходами загальною площею 16016,0 м2. Період дії звалища побутових відходів становить близько 35 років. Усереднений морфологічний склад ТПВ за змістом і масової частки в% картон, папір - 33-40; харчові відходи -

    27-33; дерево, листя - 1,5-5; метал чорний - 2,5-3,6; метал кольоровий - 0,40,6; кістки - 0,5-0,9; шкіра, гума - 0,8-1,3: текстиль - 4,6-6,5; скло - 2,7-4,3; камені, кераміка - 0,7-1,0; полімерні матеріали - 4,6-6,0; відсів менш 15 мм - 8,8-11,2. Крім того, ТПВ містять більше 100 найменувань токсичних сполук, і серед них - барвники, пестициди, ртуть і її сполуки, свинець та його солі, кадмій, миш'яковисті сполуки, формальдегід і ін. Особливе місце серед ТПВ займають пластмаси і синтетичні матеріали, так як вони практично не піддаються процесам біологічного руйнування і можуть тривалий час перебувати на об'єктах [11].

    За ступенем кислотності грунту поділяються на сильнокислотную (рН 3,5-4,0), кислі (рН 4,0-5,0), слабокислі (рН 5,0-6,0), нейтральні (рН 6,07,0 ), лужні (рН 7,0-8,0) і Сильно (рН 8,0-8,6). Кислотність ґрунтів у відібраних зразках на ділянці перекриття родючого шару ТПВ є лужний і варіює від 6,87 до 7,4 при середньому значенні 7,12, що на 18,07% нижче, ніж у контрольного зразка (рН 6,04). Це свідчить про подщелачивают дії складованих відходів на родючий шар грунту (табл. 1).

    Таблиця 1 - Агрохімічні показники відібраних зразків ґрунту

    № проби Агрохімічні показники, мг / кг

    рН (од.) Гумус (%) Фосфор (Р2О5) Калій (К2О)

    Проби з ділянки перек ритія родючого шару

    1 7,10 14,42 2917,33 5896

    2 7,34 5,11 473,95 913

    3 7,12 14,72 2821,27 5891

    4 7,40 8,21 569,48 1092

    5 6,89 5,41 494,16 930

    6 7,13 8,10 573,20 1070

    7 7,20 10,21 2220,50 3118

    8 7,29 5,19 481,17 921

    9 6,87 9,55 554,65 1093

    10 7,14 14,40 2614,41 5889

    11 6,91 10,35 2116,83 3119

    12 7,13 10,40 2301,44 3140

    Середнє 7,12 9,67 1511,53 2756

    контроль

    13 6,03 8,02 215,29 207

    Середнє до контролю 118,07 120,57 702,09 1331,52

    Вміст гумусу в грунті є основним показником для визначення придатності грунту при рекультивації порушених земель сільськогосподарського призначення. За вмістом гумусу грунту вважаються вкрай бідними при утриманні його 1% і менше, бідними 1-2%, недостатньо забезпеченими 2-3%, середньо забезпеченими 3-4%, добре забезпеченими -більш 5%. Вміст гумусу в відібраних зразках на ділянці перекриття родючого шару побутовими відходами коливається від 5,11% до 14,72% при середньому значенні 9,67%, що на 209,6% більше, ніж зміст його в контрольному зразку (8,02% ). Це вказує на те, що в умовах розглянутого ділянки відбувається накопичення органічної речовини.

    Ступінь забезпеченості грунтів рухомими формами фосфору (Р2О5) визначається наступними показниками, мг / кг ґрунту: дуже низька (до 30), низька (31,0-80,0), середня (81,0-150,0), підвищена (151 , 0-200,0), висока (201,0-300,0), дуже висока (понад 300). Вміст рухомих форм фосфору в відібраних зразках на ділянці перекриття родючого шару грунту ТПВ варіює від 473,96 мг / кг до 2917,33 мг / кг при середньому значенні 1511,53 мг / кг, що в 7 разів більше, ніж у контрольного зразка ( 215,29 мг / кг). Це свідчить про значне накопичення рухомих форм фосфору за період дії неорганізованої звалища ТПВ.

    Ступінь забезпеченості грунтів рухомими формами калію (К2О) оцінюється за такими показниками, мг / кг ґрунту: дуже низька (до 40,0), низька (41,0-80,0), середня (81,0-140,0), підвищена (141,0-200,0), висока (201,0-300,0), дуже висока (понад 300). Вміст рухомих форм калію в відібраних зразках на ділянці перекриття родючого шару грунту побутовими відходами коливається від 913 мг / кг до 5896 мг / кг при середньому значенні 2756 мг / кг, що в 13,32 рази більше, ніж у контрольного зразка (207 мг / кг ґрунту). Це вказує на те, що за період дії звалища ТПВ відбулося істотне накопичення рухомих форм калію (рис. 1).

    Малюнок 1 - Зміст основних елементів живлення рослин в зразках ґрунту

    За визначенням Всесвітньої організації охорони здоров'я свинець, ртуть і кадмій є найнебезпечнішими важкими металами (ТМ), представляючи «страшну трійцю» в навколишньому середовищі. Найбільшу небезпеку становлять рухомі форми важких металів, тобто найдоступніші для живих організмів. Рухливість металів істотно залежить від грунтово-екологічних факторів, основні з яких - вміст органічної речовини, кислотність грунту, окислювально відновні умови, щільність грунту і ін. [5, 9].

    В останні десятиліття в процеси міграції важких металів у природному середовищі інтенсивно включилася антропогенна діяльність людства. Кількість хімічних елементів, що надходять в навколишнє середовище в результаті техногенезу, в ряді випадків значно перевершують рівень їх природного надходження. Наприклад, глобальне виділення РЬ з природних джерел в рік становить 12 тис. Т. І антропогенне емісія 332 тис. Т.

    Включаючись в природні цикли міграції, антропогенні потоки призводять до швидкого поширення забруднюючих речовин в природних компонентах міського ландшафту, де неминуче їх взаємодія з людиною. Обсяги поллютантов, що містять ТМ, щорічно зростають і завдають шкоди природному середовищу, підривають існуюче екологічну рівновагу і негативно позначаються на здоров'ї людей. За приблизною оцінкою, в даний час в світі накопичено, в млн. Т .: ^ - 300, Zn - 200, ^ - 70, Pb -20, N - 3,5, Cd - 0,6, ^ - 0,5 . Навколишнє середовище ніколи не знала такого обсягу ТМ на поверхні землі. Одними з найбільш небезпечних токсикантів середовища є свинець (РЬ) і кадмій (СН) [5].

    Відповідно до ГОСТ 17.4.2.01-81 токсичні хімічні елементи розділені за класами гігієнічної небезпеки:

    I клас: миш'як берилій (Be), ртуть селен ^ п), цинк ^ п), кадмій (Cd), свинець фтор - речовини високонебезпечні.

    II клас: хром кобальт бор молібден (Mo), нікель (N0, мідь

    сурма ^^ - речовини помірно небезпечні.

    III клас: барій ванадій (V), вольфрам марганець ^ п), стронцій ^ г) - речовини малонебезпечні.

    Нижче наводимо короткий опис властивостей металів, що стосуються особливостей їх поведінки в ґрунтах.

    Кадмій (Cd). Кадмій володіє більшою рухливістю в кислих середовищах і кращої доступністю для рослин. У грунтовому розчині метал присутній у вигляді Cd2 + і утворює комплексні іони і органічні хелати. Забруднення грунтового покриву кадмієм вважається одним з найбільш небезпечних екологічних явищ, так як він накопичується в рослинах вище норми навіть при слабкому забрудненні грунту.

    Свинець ^ И. Пріоритетний елемент-токсикант. Всі розчинні сполуки свинцю отруйні. У природних умовах він існує в основному в формі PbS. Кларк Pb в земній корі 16,0 мг / кг. У порівнянні з іншими ТМ він найменш рухливий, причому ступінь рухливості елемента сильно знижується при вапнуванні грунтів.

    Цинк ^ п). Його кларк в земній корі 83 мг / кг. Важливими чинниками, що впливають на рухливість Zn в грунтах, є зміст глинистих мінералів і величина рН. При підвищенні рН елемент переходить в органічні комплекси і зв'язується ґрунтом. З органічною речовиною Zn утворює стійкі форми, тому в більшості випадків він накопичується в горизонтах грунтів з високим вмістом гумусу і в торфі.

    Мідь Кларк в земній корі 47 мг / кг. У хімічному відношенні мідь -малоактівний метал. У грунтах мідь є слабоміграціонним елементом, хоча зміст рухомий форми буває досить високим. Гумінові і фульвокислоти здатні утворювати стійкі комплекси з міддю. При рН 7-8 розчинність міді найменша.

    Нікель (N0. У континентальних відкладеннях він присутній, головним чином, у вигляді сульфідів і арсеніти. Кларк елемента в земній корі дорівнює 58 мг / кг. Вміст нікелю в грунтах в значній мірі залежить від забезпеченості цим елементом почвообразующих порід [6].

    Найбільшу небезпеку становлять рухомі форми ТМ, тобто найдоступніші для живих організмів (табл. 2).

    Таблиця 2 - Вміст токсичних хімічних елементів в зразках ґрунту

    № проби З, д Ержанов рухомих фо рм важких металів, мг / кг

    Кадмій (СС 1) Марганець (Мп) Мідь (Си) Нікель (N1) Свинець (РЬ) Цинк? П)

    Проби з ділянки перекриття родючого шару

    1 0,16 90,32 0,28 0,002 2,91 19,07

    2 0,15 112,45 0,26 0,002 4,77 18,20

    3 0,16 92,98 0,14 0,003 2,29 5,71

    4 0,17 83,31 0,17 0,002 3,51 6,12

    5 0,18 111,34 0,34 0,002 2,12 21,24

    6 0,17 91,10 0,11 0,003 2,24 20,42

    7 0,16 83,62 0,36 0,002 1,50 19,43

    8 0,15 102,54 0,16 0,001 2,86 20,80

    9 0,16 80,91 0,26 0,002 4,86 ​​18,89

    10 0,16 91,55 0,25 0,002 3,38 8,46

    11 0,17 92,74 0,24 0,002 2,85 16,13

    12 0,16 93,11 0,35 0,001 1,71 18,31

    Середнє 0,16 93,83 0,243 0,002 2,91 16,06

    контроль

    13 0,13 18,36 0,04 0,002 1,82 0,90

    Середнє до контролю 123,07 511,05 607,5 0 159,89 1784,44

    Г ДК токсичних хімічних елементів

    1 140 3 4 6 23

    Рухливість істотно залежить від грунтово-екологічних факторів, основні з яких - вміст органічної речовини, кислотність грунту, окислювально-відновні умови, щільність грунту і ін. Міграція забруднюючих речовин в системі грунт-рослина визначається декількома факторами, основний з них - міграційна здатність токсиканту і ставлення до нього рослини. Міграція забруднюючих речовин в грунті залежить від їх виду, особливостей ґрунтового покриву, типу водного харчування, температурного чинника. Наприклад, свинець в грунті менш рухливий, ніж кадмій. Комплекси свинцю з гуміновими кислотами майже в 150 разів міцніше, ніж аналогічні комплекси кадмію. Свинець і ртуть мігрують на незначну глибину, проникнення ж в глибину грунту у кадмію, міді і цинку виражено сильніше. Аналогічні результати отримані і в інших дослідженнях: 57-74% свинцю і ртуті при антропогенному забрудненні закріплюється в шарі 0-10 см і тільки 3-8% мігрує до глибини 30-40 см. Міграція ТМ по органам рослин може бути представлена ​​наступним рядом ( в порядку убування): коріння - стебла - листя -Сім - плоди - бульби. Причому зміст ТМ в коренях може збільшуватися в 500-600 разів, що свідчить про великі захисних (буферних) можливості цього підземного органу.

    Серед трав'янистих найбільша стійкість відзначається у злакових, бобових, лободових. Наприклад, високі концентрації свинцю витримує їжака збірна. За чутливості до кадмію і здатності накопичувати його рослини розташовуються (по висхідному ряду) наступним чином: томати -овёс - салат - лугові трави - морква - редька - квасоля - горох - шпинат.

    Аналіз даних лабораторних досліджень ґрунтових зразків, відібраних на ділянці порушених земель, показує, що середнє

    вміст токсичних хімічних елементів в грунтових пробах на ділянці перекриття родючого шару ТПВ значно вище в порівнянні з контролем: по кадмію в 1,23 рази, по міді - в 6,075 рази, по цинку - в 17,84 рази, по марганцю - в 5, 11 рази, по свинцю - в 1,59 рази (рис. 2).

    Малюнок 2 - Вміст солей важких металів в зразках ґрунту

    Аналіз агрохімічних показників та вмісту токсичних хімічних елементів, грунтових проб, відібраних на ділянці перекриття родючого шару ТПВ, дозволяє зробити наступні висновки:

    1. Відзначається підвищений вміст гумусу (органічної речовини), рухомих форм фосфору, калію і зменшується кислотність грунтів в порівнянні з контролем.

    2. Складування побутових відходів на ділянці призвело до значного збільшення вмісту токсичних хімічних елементів: кадмію, марганцю, міді, цинку, свинцю.

    3. З метою усунення негативного впливу на навколишнє середовище і грунтову родючість побутових відходів на досліджуваній ділянці потрібне проведення комплексу заходів, спрямованих на зниження токсичності важких металів і відновлення втраченого природної родючості [10].

    Згідно ГОСТ 17.5.1.01-83, порушеними землями, які вимагають рекультивації, є землі, які втратили в зв'язку з їх порушенням первісну господарську цінність і є джерелом негативного впливу на навколишнє середовище. Типовими представниками порушених земель і одним з несприятливих факторів, що впливають на навколишнє середовище, є звалища відходів виробництва і споживання.

    Рекомендації. Для ліквідації наслідків забруднення грунтів ТМ в даний час всі відомі прийоми детоксикації можна розділити на три групи.

    I. Радикальні. Повне видалення забрудненого шару грунту і заміна його на «чистий» або пройшов спеціальну обробку. Прийом використовується при локальному забрудненні в обмеженому обсязі. Особливу увагу слід приділити найбільш перспективному методу рекультивації старих поховань, який отримав широке застосування останнім часом - ескалація звалищних тел з подальшою їх переробкою (LMFR) (знищення на місці). Метод являє собою організовану виїмки звалищного ґрунту і його

    подальшу переробку. Метод може використовуватися як спосіб ліквідації старих поховань, а також невдало спроектованих або неефективно функціонуючих полігонів, які не відповідають вимогам охорони навколишнього середовища і здоров'я населення. Кількість і характеристики фракцій вторинних матеріалів (потоків), утворених в процесі застосування методики LMFR, залежать від:

    1) фізико-хімічних властивостей вийнятого матеріалу;

    2) ефективності використовуваної технології розробки звалища;

    3) ефективності застосування технології.

    II. Біологічні. 1) Використання адаптаційних можливостей рослин. Наприклад, таких які не накопичують ТМ в їстівних частинах. 2) Використання рослин-концентратів ТМ для регулярного видалення їх надземної і підземної маси, а також спеціальних мікроорганізмів, які поглинають ТМ. 3) Використання «металлоустойчівих» сортів і видів рослин.

    Принципово відрізняється методом рекультивації порушених земель може стати фіторемедіація. Нові експерименти в цьому напрямку проводяться в рамках розвивається напряму біологічних досліджень - фіторемедіаціі, що використовує природну здатність зелених рослин очищати води, ґрунти і атмосферне повітря від хімікатів. За оцінками фахівців, використання рослин в цих цілях обходиться приблизно в 10 разів дешевше, ніж інші технології [7]. Фіторемедіація стала ефективним і економічно вигідним методом очищення навколишнього середовища тільки після того, як виявили рослини-гіпераккумулятори важких металів, здатні накопичувати в своєму листі до 5% нікелю, цинку або міді в перерахунку на суху вагу, тобто в десятки разів більше, ніж звичайні рослини.

    З кожним днем ​​все більше експертів вважають, що саме біотехнології стають символом могутності сучасної науки, втіленням досягнень цивілізації. Професор біології Норман Террі (Norman Terry) з університету Каліфорнії в Берклі (University of California, Berkeley) за допомогою генної інженерії більш ніж в п'ять разів збільшив здатність рослини поглинати з грунту селен. Забруднення грунтів селеном (отруйним металом) одна з проблем американського фермерського сектора. Рослина перетворював селен в нетоксичний з'єднання.

    Більшість дикорослих гіпераккумуляторов відноситься до сімейства хрестоцвітних - близьких родичів капусти і гірчиці; один з видів гірчиці, званої індійської, або сарептської, виявився досить ефективним накопичувачем свинцю, міді та нікелю. Свинець здатні накопичувати також кукурудза і відомий бур'ян амброзія.

    В ході експериментів, недавно проведених в США і Великобританії, з'ясувалося, що генно-модифіковані рослини, зокрема тополі, поглинають майже в десять разів більше токсинів з грунтових вод, ніж дерева, що ростуть в природному середовищі. Під час експериментів, проведених в стінах Вашингтонського Університету, лабораторні тополі витягли 91% токсичного трихлоретилена з рідкого розчину, а дикорастущим вдалося очистити його від цієї речовини тільки на 3%. Незважаючи на те, що висота піддослідних дерев не перевищує декількох дюймів, сам процес очищення повітря, водойм і грунту від шкідливих речовин відбувається у них в сто разів швидше [5].

    III. Фізико-хімічні. Прийоми впливають на рухливість важких металів і виключають їх з біологічного кругообігу або переводять в легкорозчинні і рухомі форми. До їх числа відносяться:

    а) Промивання забрудненої грунту, наприклад, кальцієвої селітрою або внесення розчинних солей заліза (хлорне залізо).

    б) Зміна кислотності грунту (до оптимальної для кожної культури) шляхом вапнування і підвищення вмісту гумусу для зменшення токсичності ТМ внаслідок зв'язування їх в недоступні для рослин металлоорганические комплекси.

    в) Застосування мінеральних добрив (в раціональних дозах). Внесення азотних добрив, спільно з органічними добривами знижує токсичність свинцю, міді і миш'яку; калійних добрив (у підвищених дозах) - радіоцезію.

    г) Детоксикація грунту, забрудненого ТМ, за допомогою природних і штучних сорбентів. До них відносяться цеолітові туфи (5% від маси грунту), вапно (кг / м2), торф (20 кг / м2), які повністю усувають фитотоксичность і відхилення якості продукції.

    Створення підвищеного органічного фону сприяє активізації біологічних процесів у грунті, що покращує забезпеченість рослин поживними речовинами і біологічно активними сполуками. Ефективне застосування сидератів (18-20 т, а це рівнозначно внесенню 15-17т гною на 1 га). Хороший результат дає і застосування соломи, 1 т якої еквівалентна 3,5-4 т гною.

    БІБЛІОГРАФІЯ

    1. Альшін М.А. Стратегія впровадження схеми утилізації відходів // Тверді побутові відходи. 2012. № 11 (77). С. 39-40.

    2. Бабенко H.H. Звалище може перетворитися в клондайк // Тверді побутові відходи. 2012. № 3. С. 30-31.

    3. URL: http://greenologia.ru/othody/bytovye (дата звернення 01.03.2018).

    4. Von Stein E.L., Savage G.M. Evaluation of the Collier County, Florida Landfill Mining Demonstration. U.S. EPA: Cincinnati, Ohio, 1993, September.

    5. Basov Y.V., Kozyavina K.N. «The influence of the waste water sediments on soils agrochemical indicators» // Vestnik OrelGAU. 2014. №1 (46). P. 42-46.

    6. Кабата-Пендіас А., Пендіас X. Мікроелементи в грунтах і рослинах / Пер. з англ. М .: Мир, 1989. 439 з.

    7. Доповідь про екологічну ситуацію в Орловській області в 2015 році / Уряд Орловської області. Управління з охорони та використання об'єктів тваринного світу, водних біоресурсів та екологічної безпеки Орловської області (Орелоблеконадзор); Некрасов В.В., Куликов Ю.М. та ін. 0рел, 2016. 172 з.

    8. Доповідь про стан санітарно-епідеміологічного благополуччя населення в Орловській області в 2015 році / Управління Росспоживнагляду по Орловській області, 2016. 179 с.

    9. Аналіз стану обробки осадів побутових стічних вод малих населених пунктів // URL: http://www.lib.ua-ru.net/diss/cont/176858.html.

    10. Постанова Кабінету Міністрів України від 23.02.1994 р № 140 «Про рекультивацію земель, зняття, збереження і раціональне використання родючого шару грунту».

    11. URL: https://megalektsii.ru/ (дата звернення 02.03.2018).


    Ключові слова: Порушені землі / DISTURBED LANDS / ЗВАЛИЩЕ ТВЕРДИХ ПОБУТОВИХ ВІДХОДІВ / агроекологічного ПОКАЗНИКИ / AGRO-ENVIRONMENTAL INDICATORS / гумусу / HUMUS / рухомого фосфору / MOBILE PHOSPHORUS / рухомого КАЛИЙ / MOBILE POTASSIUM / КОНТРОЛЬ / CONTROL / ТОКСИЧНІ ХІМІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ / TOXIC CHEMICALS / Важких металів (ТМ) / HEAVY METALS (HM) / КАДМІЙ / CADMIUM / МЕДЬ / COPPER / СВИНЕЦЬ / LEAD / ЦИНК / ZINC / ДЕТОКСИКАЦІЯ / DETOXIFICATION / фіторемедіаціі / PHYTOREMEDIATION / РЕКУЛЬТИВАЦІЯ / RECLAMATION / DUMPING OF SOLID WASTE

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити