Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Экологические аспекты использования почвоподобных тел на основе осадка сточных вод

ВАК РФ 03.02.13, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Экологические аспекты использования почвоподобных тел на основе осадка сточных вод"

005059023

На правах рукописи

Зотов Владимир Алексеевич

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЧВОПОДОБНЫХ ТЕЛ НА ОСНОВЕ ОСАДКА СТОЧНЫХ ВОД

03.02.13 - почвоведение и 03.02.08 -экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 6 МАП ¿013

Москва 2013

г с

005059023

Работа выполнена на кафедре земельных ресурсов и оценки почв факультета почвоведения Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова.

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Яковлев Александр Сергеевич

Официальные оппоненты:

Фрид Александр Соломонович, доктор сельскохозяйственных наук, ГНУ почвенный институт имени В. В. Докучаева, отдел биологии и биохимии почв, главный научный сотрудник,

Богатырев Лев Георгиевич, кандидат биологических наук, МГУ имени М. В. Ломоносова, факультет почвоведения, кафедра общего почвоведения, доцент

Ведущее учреждение:

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН

Защита состоится 28 мая 2013 г. в 15:30 в аудитории М-2 на заседании диссертационного совета Д 501.001.57. при МГУ им. М.В. Ломоносова на факультете почвоведения.

Адрес: 119991, ГСП-1 Москва, Ленинские горы, МГУ имени М.В. Ломоносова, факультет почвоведения.

С диссертацией можно ознакомиться в Фундаментальной библиотеке Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан «?££_» апреля 2013 года

Приглашаем Вас принял, участие в обсуждении диссертации на заседании диссертационного совета. Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба направлять по адресу. 119991, ГСП-1 Москва, Ленинские горы, МГУ имени М.В. Ломоносова, факультет почвоведения. Факс: (495) 939-29-47, (495) 939-21-47

Ученый секретарь

диссертационного совета

Никифорова Алла Сергеевна

Актуальность исследования. При современных масштабах деградации и отчуждения земель вследствие различных техногенных воздействий актуальность проблемы рекультивации и охраны почв не вызывает сомнений. В решении проблемы рекультивации земель важное значение имеет определение ее экономической эффективности. Перспективным методом, позволяющим частично решить эту проблему, является использование малоопасных отходов, В последнее время существенно возрос интерес к применению в качестве рекультиванта такого вида отходов, как осадки сточных вод (ОСВ). ОСВ представляют собой специфические топкодисперсньте системы, содержащие значительное количество органических веществ и элементов минерального питания для растений (Алексеев, Аллилуева, 1988; Касатиков, 1996). Органическое вещество ОСВ характеризуется сложным составом и содержит множество соединений различных классов, таких как полисахариды, белки и аминокислоты, жирные кислоты и масла, спирты, арены и т.п. Эти вещества поступают с канализационным стоком, а также являются продуктами метаболизма микроорганизмов, входящих в состав осадка Помимо этого, в составе ОСВ часто встречаются вещества, сходные с почвенным гумусом (Воробьева, Давыдов, 2002).

Перечисленные свойства определяют перспективность использования осадков и в качестве материала для технической рекультивации территорий, нарушенных различными видами техногенного воздействия, а также для создания искусственных почвенных конструкций (например, конструирования газонов). Учитывая, что объемы накопления этого вида отходов находятся в прямой зависимости от численности населения городов, подобное направление их утилизации является весьма актуальным с точки зрения решения эколого-экономических задач. Необходимость поиска эффективной технологии, более дешевой, по сравнению с традиционными методами технической рекультивации, особенно актуальна на территории России, где по состоянию на I января 2010 г. площадь нарушенных земель составила 995,0 тыс. га, что на 5,6 тыс. га больше, чем в 2008 г. (гос. доклад о сост. прир. РФ 2010). В первую очередь это связано с ростом разработок месторождений полезных ископаемых открытым способом, которые приводят к наиболее серьёзным по своим масштабам нарушениям почвенного покрова, на самовосстановление которого, необходимо длительное время. Так, по данным различных авторов, на образование 20 сантиметрового почвенного слоя в естественных условиях необходимо 1500 - 8000 лет в зависимости от региона планеты (Бурыкин, 1985).

Однако важно помнить, что в осадках сточных вод почти всегда присутствуют сильно токсичные компоненты, такие как тяжелые металлы (ТМ) и полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), количество которых зависит от специфики района, в

котором получены ОСВ. Помимо этого следует учитывать потенциальную сложность их применения, связанную с неблагоприятными физическими свойствами.

Следует отметить, что, несмотря на существенный опыт использования осадков сточных вод в качестве вторичного ресурса (в основном в качестве удобрений), опыт применения его в целях рекультивации техногенно нарушенных ландшафтов сравнительно невелик. Нормативная база, определяющая требования к утилизации осадков для технической рекультивации нарушенных земель в России отсутствует. Основными нормативными документами, регламентирующими использование ОСВ и компостов на их основе в качестве удобрения на землях сельскохозяйственного назначения являются санитарные правила и нормы СанПиН 2.1.7.573-96 «Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения», СП 1.2.1170-02 «Гигиенические требования к безопасности агрохимикатов», государственный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 17.4.3.07-2001 «Охрана природы. Требования к свойствам осадков сточных вод при использовании их в качестве удобрений». Эти документы регулируют применение ОСВ, основываясь на агрохимических показателях, допустимом валовом содержании тяжелых металлов и мышьяка и санитарно -паразитологическим показателям. Физические характеристики осадков (зачастую являющиеся фактором, лимширующим возможность применения отходов в целях, рекультивации) в них не рассматриваются. Следует отметить, что при рекультивации территории дозы внесения ОСВ значительно выше, чем при их использовании в агропроизводстве, а нормативная база, регламентирующая использование ОСВ в качестве рекультиванта не разработана. В связи с этим целесообразно всестороннее исследование этих отходов, как субстрата для дальнейшего почвообразования и оценка его экологической безопасности.

Цель работы: оценить экологические аспекты применения ОСВ для рекультивации нарушенных земель и возможность выполнения биогеоценотических (экосистсмных) функций почвоподобными телами, сформированными на основе ОСВ. Задачи работы:

1) Изучение в полевых и лабораторных условиях базовых физических и агрохимических свойств ОСВ и почвоподобных тел, сформированных на субстрате из ОСВ.

2) Исследование содержания токсичных компонентов в ОСВ и в составе конструкгоземов на их основе. Оценка влияния ОСВ на сопредельные природные среды с точки зрения их опасности для ОПС (возможности аккумуляции, миграции и транслокации ЗВ в сопредельные среды).

3) Оценка состояния микробных сообществ в ОСВ и конструктоземах методом мультисубстратного тестирования.

4). Оценка влияния ОСВ и мелиорантов на основные функциональные показатели состояния растений.

5). Рассмотрение возможностей корректировки свойств осадка с помощью мелиорантов. Научная новизна работы. Впервые для оценки ОСВ использован комплексный подход, основанный на сочетании исследований химических, физических и биологических свойств осадка стачных вод Получены новые данные о фракционном составе соединений тяжелых металлов и полициклических ароматических углеводородов в ОСВ и почвоподобных конструкциях на его основе. Проведена оценка возможности миграции токсикантов в сопредельные среды и влиянии различных мелиорантов на их состояние. Методом мультисубстратного тестирования изучено состояние микробных сообществ в ОСВ и конструктоземах на его основе.

Практическая значимость. На основании полученных данных могут быть разработаны рекомендации по экологически безопасному использованию ОСВ для технической рекультивации нарушенных территорий и конструирования газонов. Научно обоснованная регламентация использования ОСВ позволит не только сократить объем осадка, подлежащего захоронению, но и сократить расходы на рекультивацию техногенно нарушенных территорий.

Личный вклад автора. Все этапы работы проведены лично автором или при его непосредственном участии: постановка модельного эксперимента, отбор и анализ образцов ОСВ и почв, математическая обработка полученных результатов. Автором разработаны рекомендации по применению осадков сточных вод для почв земель различных категорий.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы представлены и обсуждены на заседаниях кафедры земельных ресурсов и оценки почв факультета почвоведения МГУ, а также на международной научно-практической конференции «Экологическое нормирование, сертификация и паспортизация почв как научная основа рационального землепользования» (Москва, 2010).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 4 печатных работы, в то числе 2 статьи в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, заключения, выводов и списка литературы. Материалы диссертации изложены на 143 страницах, содержит 24 таблицы и 11 рисунков. Список литературы включает 221 наименование, из них 80 зарубежные.

Благодарности. Автор выражает благодарность своему научному руководителю д.б.н. Яковлеву A.C. за ценные советы и рекомендации на всех этапах работы. Помимо этого автор выражает глубокую признательность, д.б.н. Плехановой И.О., Есафовой E.H., к.б.н. Завгородней Ю.А., д.б.н. Смагину A.B., к.б.н. Розановой MC., к.б.н. Горлекко A.C. за оказанные помощь, внимание и поддержку при проведении исследовательской работы, а также к.б.н. Болышевой Т.Н, д.б.и. Пахненко Е.П., д.б.н. Хомякову Д.М., д.б.н. Шеину Е.В. за содействие, внимательное отношение и советы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. Осадки сточных вод: происхождение, состав, свойства. Использование ОСВ в мире и РФ. Глава 2. Влияние ОСВ на свойства почв и грунтов. Опыт использования ОСВ в рекультивации нарушенных земель (обзор литературы).

В главе рассмотрено современное состояние проблемы, общие сведения об осадках сточных вод, их основные свойства (Туровский, 2008; Farrell, 1975; Жмур, 1997; Ardern, Lokett, 1923; Чемерис, 2005; Дунсин 2005; Карелин, 1973; Савельева, Данилович, Николаев, 1998; Родионов, Кузнецов, Зенков, 1985; Касатиков, 1998 и др.)

Изложен зарубежный и отечественный опыт утилизации осадков, влияние ОСВ на окружающую среду (Zessner, Lampert, Kroiss, 2010; Fytilí, Zabaniotou, 2006; Mimnni, Bartolo, Zuccarello, Lotito, Spinosa, 1997; Пахненко, 2007 и др.). Рассмотрены основы законодательного регулирования в сфере управления ОСВ (Przewrockil, Kulczyckal, Wzorek, Kowalski, Gorazda, Jodko, 2004; Spinosa, 2011; Ghazy, Dockhom, Dichtl, 2009 и др.)

Заключительная часть посвящена влиянию ОСВ на основные (физические, химические, биологические) свойства почв, обзору опыта использования ОСВ для рекультивации нарушенных почв (Витковская, Дричко, 2002; Zhang 2000; Захаренко, 2004; Кононов, Лагутина, 1995; Покровская, Касатиков, 1987; Пахненко, 2007; Селивановская и др., 2001; Chander et al, 1995; Khan, Scullion, 1999; Strauch, 1991; Johansson et al., 1999. Храменков, Загорский, Борткевич, 2002; Liemen, Bernsdorf, Meissner, 2010 и др.)

Глава 3. Объекты и методы исследования.

Исследования проводились в натурных условиях (в зоне расположения карьера, рекультивированного с использованием обезвоженного осадка сточных вод), в лабораторно-вегетационных и лабораторных экспериментах.

Район исследования. Исследован участок фосфоритного карьера, расположенный в Воскресенском районе Московской области. Участок в 2007 г. был частично рекультивирован вскрышными породами и механически обезвоженным осадком сточных вод Московских станций. Территория имеет сильно развитый растительный напочвенный покров, представленный крапивой двудомной, а также обваловку с вторичным развитием на ней древесной растительности, представленной преимущественно березой с примесью сосны.

Для изучения техногенных поверхностных конструкций (ТПК), сформированных на территории участка, поглубинно были отобраны пробы для определения агрохимических и физических свойств, а также содержания ТМ и ПАУ. В качестве контроля была исследована светло-серая лесная почва, которая является фоновой для данной территории.

Модельный эксперимент. Для оценки влияния мелиорирующих агентов на изменение физических и химических свойств, а также качественного и количественного состава загрязняющих веществ в ОСВ был заложен вегетационный опыт, включающий следующие варианты: 1) контроль (светло-серая лесная почва без мелиорантов); 2) ОСВ без мелиорантов; 3) ОСВ + песок (2 : I); 4) ОСВ + песок (1 : 1); 5) ОСВ + песок (1 :2); 6) ОСВ + песок (1 : 3); 7) ОСВ + 1,5 % СаСОЗ; 8) ОСВ + 3 % СаСОЗ; 9) ОСВ + 5 % СаСОЗ; 10) ОСВ + песок (1:1) + 1,5 % СаСОЗ; 11) ОСВ + 1,5 % фосфогипс; 12) ОСВ + 3 % фосфогипс; 13) ОСВ + 5 % фосфогипс; 14) ОСВ + песок (1:1)+ 1,5 % фосфогипс; 15) ОСВ + песок + торф (1:1:1). Опыты проводили в вегетационных сосудах вместимостью 5 кг в трехкратной повторности. Подготовленные смеси инкубировались в течение года при поддержании влажности на уровне 60 % НВ. В течение 1 месяца в вегетационных сосудах выращивали горчицу белую (Бтарк а1Ьа).

Объект исследования - пространственная и временная динамика химических физических и биотических характеристик ОСВ.

Материалы исследования - образцы ОСВ, использованного для рекультивации карьера, а также использованного в модельном эксперименте. Образцы почв с территорий, прилегающих к полигону ТПК.

Методы исследования. Определение основных химических свойств в образцах осадка сточных вод и конструктоземов на его основе проводили в соответствии с общепринятыми методиками (Агрохимические метода исследования почв под ред. Соколова, 1975). Определяли содержание подвижных форм калия и фосфора по Кирсанову; рН попгенщюметрически; содержание азота и серы на элементном анализаторе,

содержание органического углерода по Тюрину бихроматным методом со спектрофотометрическим окончанием.

Аналитическое определение ПАУ проводили методом обратнофазнои хроматографии высокого давления на жидкостном хроматографе Agilent 1100 с флюориметрическим детектором (Agilent Technologies) и системой обработки данных ChemStation, HPChem (ПНДФ 16.1:2.2:2.3:3.62-09).

Валовое содержание ТМ в пробах почв определяли методом кислотного разложения смесью азотной и соляной кислот (Плеханова, Кутукова, 2004). Детальное изучение фракционного состава соединений ТМ проводили путем последовательного извлечения их фракций из одной навески почвы. Были определены следующие фракции соединений элементов: водорастворимая, обменная, специфически адсорбированная, связшшая с органическим веществом, связанная с аморфными оксидами и гидроксидами Fe, связанная с окристаллизованными оксидами и гидроксидами Fe, остаточная фракция (Плеханова, Кленова, Кутукова, 2001).

Содержание ТМ в растениях определяли после сухого озоления биомассы в муфельной печи при 450 °С с последующим растворением золы в 1 н HN03.

Конечное определение ТМ в образцах ОСВ и растений проводили атомно-абсорбционным методом в воздушно-ацетиленовом пламени на спектрофотометре фирмы «Carl Zeiss JENA» (модель AAS 3).

Определение основных физических свойств проводили общепринятыми классическими методами. В полевых условиях определена плотность (рь) по Н. А. Качинскому, проведена морфологическая оценка сложения и макроструктуры по CA. Захарову. В лабораторных условиях определены механическая прочность и водопрочность по Н. И. Савинову (Вадюнина, Корчагина).

Определение основных гидрофизических характеристик (ОГХ) проведено методом равновесного центрифугирования (Смагин и др., 2011). Изучение гранулометрического состава почв проводили методом лазерной дифрактометрии на дифракгометре Analysette 22 comfort фирмы «Fritsch». Пробоподготовка велась с использованием ультразвуковой обработки образцов без применения химических диспергаторов.

Полученные результаты статистически обрабатывали с помощью пакета программ EXCEL.

Результаты исследования и обсуждение.

4.1 Характеристика техногенных поверхностных конструкций на основе ОСВ.

В полевых исследованиях был изучен один из карьеров месторождения фосфоритов,

частично рекультивированный ОСВ. Карьер представляет собой пример длительной трансформации ОСВ при его интеграции в естественную природную среду, а также развития первичных сукцессий на субстрате из ОСВ. Для рекультивации применялся термофильно сброженный и механически обезвоженный осадок сточных вод Курьяновской станции аэрации. Возраст карьера с момента рекультивации - 3 года.

В морфолого-генетическом отношении ОСВ карьера на глубине 0 - 20 см имеет однородный темно-серый цвет и характеризуется комковато - зернистой структурой и слабо уплотненным сложением. Осадок нижележащих горизонтов при влажности порядка 60 - 70% имеет черный цвет, бесструктурный очень вязкий и пластичный. При снижении влажности до воздушно-сухого состояния проявляется четко выраженная комковатая структура.

4.1.1. Агрохимические свойства техногенных поверхностных конструкций на основе ОСВ. Исследованные образцы ОСВ характеризуются высоким содержанием органического углерода, азота, фосфора и серы и слабощелочной реакцией (таблица 1). По содержанию основных элементов питания растений ОСВ приблизительно в 10 раз превосходит даже хорошо обеспеченные почвы.

Таблица 1. Агрохимические свойства ТПК, сформированного осадком сточных вод. Фосфоритный карьер Егорьевского месторождения, Воскресенский район (приведены средние и ошибки средних).

Образец, глубина, см Зольность, % С(%) N (%) Рподв., (мг/кг) Кподв.,м г/кг 5 (%) рН

Слой 0-20 86,2±1,2 13,5±1 1,09±0,04 500±24 305±10 0,70±0,1 7,4

Слой 20-50 88,3±0,9 11,7±0,5 0,12±0,09 >2500 281±11 1,20±0,09 7,5

Слой 50-90 89,1 ±0,7 10,б±0,4 0ДЗ±0,05 >2500 351±15 0,89±0,09 7,0

Наблюдения за временной динамикой содержания органического углерода в ТПК проводили в период с 2009 по 2011 годы (рис. 1). Снижение количества органического углерода в течение трех лет не превысило 0,56 %. Содержание органических веществ в свежем ОСВ находится в пределах 35 - 45 %. Это позволяет сделать заключение, что скорость разложения максимальна в первые два года после внесения осадка в естественную природную среду.

Рисунок 1. Динамика содержания органического вещества (%) в ТПК, сформированного осадком сточных вод в период 2009 - 2011 гг. Фосфоритный карьер Егорьевского месторождения, Воскресенский район.

4.1.2. Тяжелые металлы в техногенных поверхностных конструкциях на основе ОСВ. Данные о валовом и фракционном содержании ТМ в осадке сточных вод карьера свидетельствуют о высоком содержании в них цинка, меди, кадмия и никеля: оно в несколько раз превышает допустимые для почв уровни, тогда как количество свинца и марганца находится в пределах допустимых значений во всех образцах.

В верхнем горизонте ОСВ карьера особенно высоко общее содержание цинка, которое превышает допустимое значение более чем в 3 раза. С движением вниз по профилю оно резко сокращается и уже на глубине 20 - 50 см находится на уровне приблизительно равном ОДК для почв. Аналогичное распределение характерно для свинца, меди и марганца. При этом с увеличением глубины возрастает доля прочносвязанной (остаточной) фракции соединений цинка, кадмия и марганца. Для свинца и меди, напротив, характерно высокое содержание специфически и неспецифически сорбированных форм в общем содержании элементов.

Предполагая, что доступность элемента пропорциональна его количеству, переходящему в раствор ацетатно-аммонийного буфера с рН 4,8, можно отметить, что наиболее подвижными в нашем случае являются соединения кадмия и свища (табл. 2). Несмотря на нейтральную реакцию среды содержание этих элементов в обменной и специфически адсорбированной фракциях находится в пределах 30 - 60 %. Для остальных металлов доля этих фракций не превышает 25 %. Содержание соединений ТМ переходящих в водную вытяжку не превышает 0,05 % для всех рассмотренных элементов.

Таблица 2.Содержание подвижных (обменных и специфически адсорбированных) соединений ТМ в ОСВ, мг/кг. Фосфоритный карьер Егорьевского месторождения, Воскресенский район.

Образец Ъп Си РЬ са Мп N1

ТПК 0-20 125±4,1 10,5±0,9 6,3±0,5 1,3±0,1 44,1±2,2 22±1,7

ТПК 20-50 12,5±0,9 1,7±0,1 8,6±0,6 0,7±0,1 7,5±0,8 53,3±3,1

ТПК 50-90 8,5±0,7 1,4±0,2 5,3±0,4 0,75±0Д 4,85±0,3 39,5±3,5

ПДК* ~ 23 5 6 - - 5

"Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве.

Наибольшее содержание в остаточной фракции характерно для марганца, что позволяет сделать заключение о минимальной подвижности этого элемента в ОСВ. По способности прочно закрепляться в осадке рассмотренные металлы образуют следующий ряд: Мп>2п>Ы1 >Си>РЬ>Сс1.

Для оценки доступности растениям тяжелых металлов, содержащихся в ТПК карьера, был выполнен анализ биомассы крапивы двудомной, являющейся доминантным видом в травяном ярусе исследуемого объекта (табл. 3).

Таблица 3. Содержание ТМ в крапиве (в сырой биомассе), растущей на ТПК, мг/кг - над чертой, коэффициенты накопления - под чертой. Фосфоритный карьер Егорьевского месторождения, Воскресенский район.

Образец Си са № РЬ гп Со Сг

Крапива листья (контроль) 0,27 0,01 0,12 0,08 4,20 0,02 0,01

Крапива стебли (контроль) 1,35 0,01 0,29 0,26 4,26 0,01 0,01

Крапива листья (карьер) 0,71/2,6 0,1/8,1 0,15/1,3 0,27/3,5 6,72/1,6 0,05/2,9 0,04/3,1

Крапива стебли (карьер) 5,27/3,9 0,13/9,8 0,37/1,3 0,82/3,1 8,52/2 0,05/3,7 0,04/3,9

ПДК (овощи)* 5,00 0,03 5,00 0,50 10,00 - -

♦СанПиН 42-123-4089-86. Предельно допустимые концентрации тяжелых металлов и мышьяка в продовольственном сырье и пищевых продуктах.

Содержание Сё и РЬ превышает допустимые значения. В стеблях растений незначительно превышено ПДК меди. Необходимо уделить особое внимание кадмию. Несмотря на то, что его общее количество в пробах осадка незначительно превосходит ОДК для почв, содержание этого элемента в биомассе растений превышает допустимые

значения более чем в 4 раза. Вероятно, это связано с более высокой его подвижностью по сравнению с другими ТМ. Установлено, что хлорофилл обладает способностью концентрировать кадмий в растительных тканях (Burton, King, Morgan, 1986). При этом видимых признаков фитотоксического эффекта повышенного содержания кадмия (хлороз листьев, задержка роста и повреждения корневой системы) не наблюдается.

Несмотря на высокое содержание подвижных форм цинка (более 5 ПДК) его содержание в крапиве не превышает допустимой концентрации.

4.13. ПАУ в техногенных поверхностных конструкциях па основе ОСВ. Во всех исследованных образцах осадков в большом количестве были обнаружены как легкие полициклические ароматические углеводороды (флуорантен, шпрацен, хризен), -гак и высокомолекулярные, такие как бенза[а]пирен, дибензо[а,Ь]ашрацен, 6emo[g,h,i]nepiraeH.

Профиль ОСВ карьера резко дифференцирован по содержанию всех ПАУ (табл. 4). Максимальное их количество отмечено в верхнем горизонте (на глубине 0-20 см). Содержание почти всех идентифицированных полиаренов здесь сильно превышает фоновые значения. Концентрация наиболее опасного из них - бенз[а]пирена превышает ПДК более чем в 10 раз. Суммарное содержание ПАУ превышает обычные для дерново -подзолистых почв значения почти в 20 раз (Никифорова, Алексеева, 2002).

С движением вниз по профилю содержание ПАУ резко сокращается и уже на глубине около 30 сангаметров для большинства из них составляет 10 - 30 % от количества, содержащегося в верхнем слое. Далее с увеличением глубины их содержание меняется мата.

Таблица 4. Содержание ПАУ в техногенной почвенной конструкции фосфоритного карьера Егорьевского месторождения, Воскресенского района и фоновой почве вблизи

карьера, мг/кг.

Образец/ПАУ ТПК, 0-20 ТПК, 20-50 ТПК, 50-100 Светло серая лесная почва

Антрацен 0,329 0,112 0,096 0,013

Фенакгрен 0,279 0,021 0,011 0,017

Флуорантен 0,311 0,085 0,095 0,011

Пирен 0,342 0,045 0,055 0,034

БензоГа1а|гграцен 0,138 0,032 0,032 0,024

Хризен 0,144 0,029 0,029 0,011

БензоГЬ1флуорантен 0,572 0,095 0,086 0,014

Бензо[к]флуорантен 0,095 0,017 0,017 0,012

Бенза[а]пирен 0,216 0,019 0,018 0,014

Дибензо[а£1антрацен 0,047 0,003 0,005 0,002

Eemo[g,h,i]nepiu7en 0,181 0,037 0,029 0,018

Сумма ПАУ 2,654 0,495 0,473 0,217

4.1.4. Характеристика физических свойств ОСВ. Для осадков сточных вод карьера значения плотности колеблются в пределах от 0,9 до 1,3 г/см3 (табл. 6), т.е. находится в диапазоне значений, которые типичны для естественных почв. Верхний слой осадка (ТПК 0 - 20) характеризуется комковато - зернистой структурой и слабоуплотненным сложением. Строение нижележащих горизонтов при влажности порядка 60 - 70 % бесструктурное (не распадается на структурные отдельности), характеризуется высокой пластичностью и липкостью.

Таблица 5. Плотность, порозноегь и структурное состояние ОСВ (Представлены средние значения и ошибки средних). Фосфоритный карьер Егорьевского месторождения,

Воскресенский район.

Образец ръ, г/см3 р„, г/см3 Е, % Кстр. Бср, мм % водопрочных агрегатов

ТПК 0-20 см 0,8±0,1 2,15±0,1 63 5,2 2,3 58±2

ТПК 20-50 см 1,28±0,1 2,45±0,1 48 2,1 3,3 29£3

ТПК 50-90 см 0,85±0,1 2,19±0,1 61 1,8 3 38±2

При снижении влажности до воздушно-сухого состояния проявляется четко выраженная комковатая структура. Значения коэффициентов структурности слоев карьера составляют 1,82 и 2,21 для глубин 20 - 50 см и 50 - 80. В верхнем горизонте - 5,16. Столь высокие значения можно объяснить очень большим содержанием в осадке органического вещества и трехвалентного железа.

Значительная свободная поверхностная энергия, обусловленная высокой дисперсностью осадков сточных вод определяет их значительную влагоемкость и водоудерживающую способность. Исследованные образцы осадков характеризуются величинами влажностей набухания 100 - 230 %. Причем даже при высоких давлениях (3500 кПа) удается извлечь не более половины этой влаги. Среди естественных природных объектов подобные свойства можно обнаружить у органогенных почвенных горизонтов, например у торфов и подстилок.

Анализ результатов анализа гидрофизических свойств ОСВ позволяет сделать вывод, что влажность изученных объектов не способна снизиться до состояния входа воздуха. Как следствие ОСВ практически всегда будут перенасыщены влагой, что в свою очередь будет затруднять развитие на субстрате высших растений.

Водно-физические и физико-механические свойства почв в значительной мере определяются их механическим составом. Данные о гранулометрическом составе исследованных слоев ТПК представлены в таблице 6.

Таблица 6. Распределение элементарных почвенных частиц по размерам, %.

Образец/размер ЭПЧ, мкм I 5 10 50 250 1250 Физ. глина, %

ТПК 0-20 см 15,7 38,8 17,6 27,9 0 0 72

ТПК 20-50 см 5,86 28,2 21,1 41,9 3,01 0 . 55

ТПК 50-90 см 15,1 34,8 18 30,9 0,98 0,21 67

По классификации, разработанной для почв, изученные объекты находятся на уровне легких глин по гранулометрическому составу. Максимальная дисперсность характерна для верхних слоев осадка

На глубине более 20 см содержание физической глины (частиц диаметром менее 0,01 мм) снижается до 55 %, что скорее всего связано со смешиванием осадков с подстилающей породой. Это подтверждается появлением на графике дифференциального распределения элементарных частиц (ЭЧ) по размерам в слое 50 — 90 см максимума в области крупных частиц (размеров более 100 мкм).

4.2. Влияние мелиорантов на свойства ОСВ. Для оценки возможности корректировки неблагоприятных свойств ОСВ было изучено влияние на них мелиорирующих агентов: песка, торфа, карбоната кальция и фосфогипса.

Таблица 7. Агрохимическая характеристика конструктоземов на основе ОСВ (приведены

средние значения и ошибки средних).

Образец Зольность, % С(%) N (%) Рподв., (мг/кг) Кподв., мг/кг Б (%) рН

ОСВ модельный 62,1±1,5 37,09±1,1 2,54±0,03 3150±48 201±9 0,69±0,02 7,0

ОСВ/песок 2/1 76,9±1,3 22,01±0,6 1,77±0,05 3050±55 - 0,44±0,02 6,89

ОСВ/песок 1/1 80,3±2,1 17,77±0,4 0,48±0,04 2950±40 - 0,16±0,03 6,7

ОСВ/песок 1/2 87,5±1Д 11,04±0,7 0,49±0,04 2850±71 - 0,16±0,02 6,65

ОСВ/песок 1/3 90,8±1,5 8,17±0,9 0,23±0,04 2700±79 - 0,08±0,01 6,6

ОСВ + СаСОЗ (1,5 %) 60,3±1,2 38,08±0,4 2,81±0,02 1350±57 - 0,781:0,03 7,1

ОСВ + СаСОЗ (3 %) 61±2,2 38,01±0,8 2,75±0,04 1200±41 - 0,71±0,05 7,22

ОСВ + СаСОЗ (5 %) 60Д±1,7 39,55±0,7 2,95±0,04 1050±59 - 0,64±0,01 7,2

ОСВ + Са304 (1,5 %) 62±1,5 37,00±1,1 2,88±0,05 2250±72 - 0,66±0,05 6,38

ОСВ + Са504 (3 %) 62,9±1,5 36,39±1,2 2,83±0,03 2370±19 - 0,68±0,02 6,8

ОСВ + Са504 (5%) 60,9±1,9 38,05±0,2 2,75±0,01 2410±78 - 0,64±0,02 6,85

ОСВ/песок/торф 59,1±1,4 40,07±1 0,95±0,04 1950±70 - 0,25±0,02 6,95

В эксперименте был использован термофильно сброженный осадок Курьяновской станции аэрации, который в различных пропорциях смешивался с мелиорантами. Оценка свойств конструктоземов проводилась в условиях вегетационного опыта. Продолжительность эксперимента - 3 года. В течение этого периода в конструктоземах определялись основные агрохимические и физические свойства, содержание и

фракционный состав ТМ и ПАУ, динамика содержания органического вещества. Агрохимический состав осадка, использованного в модельном эксперименте, характеризуется очень высоким содержанием органического вещества, азота и фосфора. Содержание органического углерода и азота превышает максимальные значения, встречающиеся в естественных почвах в 3 и 5 раз соответственно (табл. 7). Содержание подвижных форм фосфора более чем в 15 раз превышает даже высоко обеспеченные почвы. Значения кислотности ОСВ и его композиций с мелиорантами близки к нейтральным. Фосфогипс и высокие дозы песка вызывают незначительное смещение в сторону слабокислой реакции.

4.2.1. Влияние мелиорантов на динамику содержания и фракционный состав

ТМ и ПАУ. Содержание ТМ в свежем ОСВ, использованном для модельного эксперимента сходно с осадком верхнего горизонта ОСВ карьера 4-х летнего возраста, однако отличается меньшим количеством свинца и никеля и вдвое большим (5 мг/кг) количеством кадмия.

Содержание доступных форм гп, Мп и Сс1 в не мелиорированном осадке находится на уровне приблизительно 40, 80 и 90 процентов соответственно от их валового содержания. Изменение поведения подвижных форм этих металлов отмечено в случае применения возрастающих доз фосфогипса. При этом количество этих ТМ переходящих в ААБ вытяжку снижается более чем в два раза

Для снижения подвижности ТМ был использован фосфогипс, как источник фосфора и кальция. Фосфаты свинца, цинка, кадмия и других металлов представляют собой труднорастворимые соединение, малодоступные для растений. Фосфатобразование часто является преимущественным процессом, контролирующим переход тяжелых металлов из жидких фаз в твердые. Несмотря на то, что ОСВ характеризуется высоким содержанием фосфора, внесение фосфогипса вызвало снижение подвижности ТМ. Снижение подвижности ТМ могло быть вызвано также сульфидообразованием, так как неблагоприятные физические свойства ОСВ, такие как высокая водоудерживающая способность, низкая влагопроводность, а также высокое содержание илистой фракции способствуют развитию восстановительных процессов.

Внесение в осадок карбонатов в количестве 1,5 и 5 процентов не вызывает заметного фракционного перераспределения этих элементов.

Влияние фосфогипса на биодоступность меди и никеля менее существенно, однако можно отметить уменьшение долей их специфически сорбированных и обменно поглощенных соединений.

Общее количество свинца в ОСВ не превышает ОДК для почв. Содержание его в обменной фракщш в чистом осадке и при внесении невысоких доз карбона кальция и фосфогипса также находится в пределах допустимых значений. Повышение доз мелиорантов до 5 % приводит к существенному возрастанию долей обменнопоглощенных и специфически сорбированных форм элемента (до 60 % от валового содержания), что превышает норму приблизительно в три раза.

Для оценки миграционных способностей ТМ был исследован микроэлементный состав и ХПК вод, дренирующих конструктоземы на основе ОСВ. Химическое потребление кислорода (ХПК) - показатель, характеризующий суммарное содержание в воде органических веществ, (которые могут являться дополнительным фактором миграции микроэлементов) - по количеству израсходованного на окисление химически связанного кислорода.

Таблица 8. Окисляемосгь и содержание ТМ в водах (мг/л), дренирующих конструктоземы

на основе ОСВ.

ХПК N1 РЬ Ре Сё Ха Не Си

ОСВ 310 0,046 0,012 0,604 0,026 0,320 0,024 0,027

ОСВ/песок2:1 280 0,076 0,020 0,525 0,017 0,300 0,009 0,028

ОСВ/песок 1:1 259 0,040 0,027 0,117 0,018 0,300 0,009 0,028

ОСВ/песок 1:2 135 0,052 0,022 0,522 0,018 0,305 0,007 0,022

ОСВ/песок 1:3 88 0,035 0,020 0,311 0,019 0.205 0,007 0,022

ОСВ/СаСОЗ, 1.5% 270 0,045 0,020 0,183 0,008 0,272 0,003 0,046

ОСВ/СаСОЗ, 5% 350 0,109 0,016 0,125 0,006 0,279 0,006 0,030

ОСВ/Са804,1.5% 769 0,043 0,015 0,871 0,006 0,244 0,006 0,028

0СВ/Са504,5% 895 0,214 0,034 1,158 0,005 0,195 0,005 0,058

ОСВ/песок/торф 124 0,118 0,011 0,126 0,008 0,118 0,006 0,031

ПДК* - 0,02 0,01 0,3 0,001 1 0,0005 1

•Гигиенические нормативы ГН 2.1.5.1315-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования.

Результаты, приведенные в таблице 8 демонстрируют значительное превышение допустимых для вод культурно-бытового назначения концентраций большинством исследованных металлов. Причем наибольшая кратность превышения ПДК отмечена для наиболее опасных элементов - кадмия и ртути. Наиболее высокие концентрации этих металлов обнаружены в случае немелиорированного ОСВ - 26 ПДК для кадмия и 48 - для ртути. Разбавление ОСВ песком в соотношении 2 : 1снижает содержание элементов в дренажных водах за счет физического разбавления исходной смеси. При дальнейшем увеличении процента песка в конструктоземах этот эффект ослабевает, что вероятно

обусловлено ускорением минерализации органических веществ в условиях возрастающей аэрации и, как следствие увеличением подвижности ТМ.

Максимальный эффект сннжения миграционной способности отмечен в случае использования карбонатов и фосфогипса.

Таблица 9. Содержание ПАУ в модельных смесях по окончании эксперимента, мг/кг.

Образеи/ПАУ ОСВ модельный ОСВ/песок 2:1 ОСВ/песок 1:1 ОСВ/песок 1:2 ОСВ/песок 1:3 ОСВ/торф /песок

Антрацен 0,731 0,483 0,347 0,202 0,129 0,141

Фенантрен 0,331 0,210 0,166 0,102 0,069 0,069

Флуорантен 1,060 0,680 0,275 0,230 0,207 0,202

Пирен 0,471 0,274 0,155 0,120 0,102 0,094

Бензо[а]антрацен 0,197 0,104 0,069 0,060 0,055 0,050

Хризен 0,149 0,098 0,040 0,032 0,028 0,030

Бензо[Ь]флуорантен 0,669 0,436 0,250 0,201 0,177 0,139

БензоЩфлуорантен 0,116 0,076 0,044 0,034 0,029 0,025

Бенза[а]пирен 0,227 0,148 0,072 0,049 0.038 0,038

ДибензоГа,Ь]антрацен 0,023 0,018 0,013 0,009 0,007

EeH3o[g,h,i]nepmieH 0,176 0,119 0,083 0,060 0,048 0,045

Сумма ПАУ 4,150 2,645 1,512 1,097 0,889 0,834

Продолжение таблицы 9.

Образец/ПАУ ОСВ + карбонаты (1,5%) ОСВ + карбонаты (3%) ОСВ + карбонаты (5%) ОСВ + фосфогипс (1,5%) ОСВ + фосфогипс (3%) ОСВ + фосфогипс (5%)

Антрацен 0,774 0,645 0,591 0,685 0,836 0,863

Фенашрен 0,310 0,256 0,266 0,349 0,342 0,466

Флуорантен 1.040 0,933 0,566 1,241 1,333 1,348

Пирен 0,433 0,347 0,209 0,452 0,478 0,534

Бензо[а]а1 ¡гранен 0,188 0,196 0,086 _ОД 19 0,235 0,265

Хризен 0,135 0,129 0,082 0,153 0,182 0,151

БензоЩфлуорантен 0,632 0,614 0,330 0,746 0,793 0,898

БензоЩфлуорантен 0,113 0,108 0.064 0,129 0,146 0,143

Бенза[а]пирен 0,185 0,167 0,105 0,176 0,210 0,176

ДибензоГаЛ антрацен 0,019 0,021 0,028 0,024 0.033 0,014

EeH3o(g,h,i]nepiinen 0,182 0,189 0,110 0,176 0,206 0,193

Сумма ПАУ 4,011 3,605 2,435 4,350 4,794 5,051

В условиях модельного эксперимента была проведена сравнительная оценка влияния мелиорантов на скорость разложения ПАУ осадка сточных вод (табл. 9).

Анализ осадка, инкубированного в течение года без использования каких-либо мелиорирующих добавок, показал значительное превышение допустимого содержания в нем всех полиаренов. Сумма ПАУ превышала обычные для почв значения более чем в 20 раз (Никифорова, Алексеева, 2002). При этом концентрация бенз[а]пирена находилась на уровне 11 ПДК. Для остальных ПАУ содержание варьировало в пределах 0,02 - 1 мг/кг.

Особенно заметным было высокое содержание в ОСВ таких легких гомологов, как антрацен, феиантрен и флуорантен.

Наиболее простым направлением в решении проблемы загрязненности ОСВ при их использовании в качестве удобрений является разбавление. Самым доступным материалом для этой цели является песок. Помимо снижения концентрации поллютантов его присутствие позволяет улучшить неблагоприятные гидрофизические свойства осадков. Для того чтобы отделить мелиорирующие действие пескования от влияния физического разбавления мы представили на графике (рисунок 2) зависимость содержания легких и тяжелых полициклических ароматических соединений, а также их суммарного содержания в смесях ОСВ/песок, нормированного процентным содержанием в них осадка, от дозы внесения песка.

140

1?П

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

_[шайб ИВ_

1 - ОСВ модельный; 2 - ОСВ/песок 2:1; 3 - ОСВ/песок 1:1; 4 - ОСВ/песок 1:2; 5 -ОСВ/песок 1:3; 6 - ОСВ/торф/песок (1:1:1); 7 - ОСВ + карбонаты (1,5%); 8 - ОСВ + карбоната (3% ); 9 - ОСВ + карбонаты (5%); 10 - ОСВ + фосфогипс (1,5%); 11 - ОСВ + фосфогипс (3% ); 12 - ОСВ + фосфогипс (5%); А - сумма легких ПАУ; Б - сумма тяжелых ПАУ; В - сумма ПАУ.

*Количество ПАУ в смесях ОСВ/песок и ОСВ/песок/торф нормировано процентным содержанием ОСВ в смеси

Рисунок 2 Суммарное содержание ПАУ, содержание легких и тяжелых ПАУ в конструктоземах на основе ОСВ, (% от количества ПАУ в ОСВ без мелиорантов)

График демонстрирует положительное влияние возрастающего содержания песка на скорость разложения как легких, так и тяжелых полиаренов. Максимальный эффект достигается при смешивании ОСВ с песком в равных долях. Дальнейшее увеличение концентрации песка, напротив, замедляет разложение ПАУ.

Следует отметить положительное влияние мелиорирующего действия торфа. Разбавление ОСВ торфом и песком в равных долях приводит к увеличению скорости разложения почти всех видов ПАУ на 20 - 50 % в зависимости от индивидуальных свойств различных полиаренов.

Эффективность этого мелиоранта, вероятно, имеет несколько аспектов. Прежде всего, за счет физического разбавления ОСВ снижается содержание солей, концентрация ТМ и других компонентов, способных оказывать токсическое действие на микроорганизмы - деструкторы ПАУ. Увеличивается обеспеченность органическим углеродом и элементами питания для микроорганизмов. Помимо этого, внесение торфа обеспечивает более высокую сорбционную и водоудерживающую способность и, соответственно, более благоприятные условия для функционирования микробиоты.

Влияние на осадок возрастающих доз карбоната кальция (1.5, 3 и 5 %) заметно сокращает содержание практически всех идентифицированных ПАУ, причем тем интенсивнее, чем больше доза мелиоранта (табл. 9). Наименьшая степень деструкции в данном случае характерна для дибензоатрацева, а наибольшая - для пирсна и бенз[а]пирена.

В конструктоземах с фосфогипсом доля большинства ПАУ, практически не изменилась. Возможно, что дополнительное внесение сульфат-ионов, а также стронция и фторидов оказывает угнетающее действие на микроорганизмы вызывающие деструкцгао ПАУ.

4.2.2. Влияние мелиорантов на физические свойства ОСВ. Свежий осадок сточных вод при влажности порядка 75 % представляет собой бесструктурную пластичную мажущую массу черного цвета. Структурные отдельности проявляются через 7-10 дней после начала инкубирования осадка в вегетационных сосудах на открытом воздухе.

Структурный анализ конструкций на основе ОСВ проводился через 6 и 12 месяцев после начала опыта. Значение коэффициента структурности характерное для ОСВ без мелиорантов (К^р) - 3,9. Добавление к ОСВ высоких доз карбонатов и фосфогипса (5%) приводит к снижению структурности до 3,5 за счет повышения в образцах доли крупноглыбистой фракции агрегатов (>10 мм). Максимальное значение Кстр отмечено в варианте сторфом - 17,1. Данные, полученные при оценке структурного состояния ОСВ в

отношении его водоустойчивости, колеблются в широком диапазоне значений. Для осадка трехлетнего возраста водопрочность находится в пределах 30 - 60 %. Следует отметить, что водоустойчивость свежего ОСВ, использованного в модельном эксперименте без добавления мелиорантов оказалось значительно выше - более 78 % (табл. 10).

Таблица 10. Плотность, порозность и структурное состояние ОСВ конструктоземов модельного эксперимента (приведены средние значения и ошибки средних).

Образец ръ, г/см3 р5, г/см3 Е,% Ксгр. Бср, мм % водопрочных агрегатов

ОСВ (модельный) 0,77±0,4 2,12±0,2 64 3,9 3,65 88±3

ОСВ/песок 1/3 1,65±0,5 3,09±0,3 47 4,8 2,1 43±4

ОСВ/песок 1/2 1,48±0,4 2,89±0,3 50 8,7 2,8 64±1

ОСВ/песок 1/1 1Д4±0,3 2,78±0,4 54 6,4 3,9 70±3

ОСВ/песок 2/1 1,09±0,2 2,57±0,7 58 6,2 3,6 78±2

ОСВ/СаСОЗ (1,5 %) 0,82±0,4 2,14±0,4 62 6,2 3,9 93±1

ОСВ/СаСОЗ (3 %) 0,80*0,4 2,17±0,4 63 4,9 3,8 100

ОСВ/СаСОЗ (5 %) 0,79±0,3 2,14±0,3 63 4,8 3,6 100

ОСВ/СаБСН (1,5 %) 0,81±0,4 2,11±0,5 62 10,4 3,6 89±2

0СВ/Са304 (3 %) 0,83±0,5 2,16*0,5 62 5,4 3,5 91±1

0СВ/Са804 (5 %) 0,81 ±0,4 2,17±0,4 63 3,4 3,5 95±1

ОСВ/песок/торф 0,89±0,4 2,43±0,4 63 17,1 2,8 80±2

Сильное влияние на водопрочность оказывает добавление к осадку мелиорантов. Так, внесение даже невысоких доз карбоната кальция и фосфогипса увеличивает ее значения до 93 и 89 процентов соответственно. Повышение их дозы до 3 процентов приводит к значениям, близким к 100 %, что говорит о практически абсолютной водопрочности. Подобный эффект обусловлен влиянием ионов кальция, который является одним из основных структурообразующих катионов.

Смешившие ОСВ с песком снижает водоустойчивость пропорционально дозе мелиоранта При его максимальном содержании (75 %) сумма водопрочных агрегатов составляет 43,12%.

Данные гранулометрического анализа (табл. 11) демонстрируют более низкий процент глинистой фракции в механическом составе, по сравнению с трехлетним осадком, изученным в ходе полевых исследований. Для ОСВ без мелиорантов характерно содержание физической глины более 50%, то есть в интервале значений, характерных для тяжелых суглинков. Добавление карбонатов кальция и фосфогипса не оказывает существенного эффекта на соотношение механических частиц. Для осадков сточных вод, использованных в модельном эксперименте характерны высокая влагоемкость (величины влажностей набухания 170- 190%) и водоудерживающах способность.

Наиболее простым и доступным материалом для изменения гидрофизических свойств ОСВ является песок. Разбавление осадков песком в соотношении 2 части осадка к 1 части песка приводит к снижению максимальной влагоемкости приблизительно на 40%. При дальнейшем возрастании дозы песка его влияние снижается. Содержание песка в количестве 75% снижает водоудерживающую способность конструктозема в два раза. При этом она, тем не менее, превышает влагоемкость обычных почв тяжелого грансостава.

Таблица 11. Гранулометрический состав конструктоземов на основе ОСВ.

Образец/размер ЭПЧ, мкм 1 5 10 50 250 1250 Физ. глина, %

ОСВ модельный 6,83 26,9 16,3 42 7,95 0 50,04

ОСВ + СаСОЗ (1,5%) 5,14 21,1 13,7 39,1 20,6 0,28 39,98

ОСВ + СаСОЗ (3%) 7,18 26,7 15,8 42,6 7,66 0 49,74

ОСВ + СаСОЗ (5%) 4,82 23,5 23,2 42,5 5,95 0 51,53

ОСВ + СаЯ04 (1.5%) 7,55 31,8 15,8 30,7 13,7 0,42 55,13

ОСВ + Са504 (3%) 7,5 30,3 15 29,8 16,1 1,39 52,72

ОСВ + Са804 (5%) 4,36 20,5 22.4 40,9 11,7 0,17 47,24

Влияние на водоудерживающую способность ОСВ карбоната кальция не выявлено. Фосфогипс вносился в осадок в дозах 1,5, 3 и 5%. При этом возрастание дозы вызывало незначительное, но четко заметное смещение графиков ОГХ вправо, что свидетельствует о возрастании водоудерживающей способности (рис. 3).

_____________

— А__♦ I»_____а В « Г____■ Л

А —чернозем обыкновенный, Б — ОСВ/песок=Т/3, В - ОСВ/песок=1/1 Г - осадок сточных вод, Д - ОСВ/песок/торф

Рисунок 3. ОГХ осадков сточных вод и их композиций с мелиорантами.

4.3. Характеристика ОСВ, как субстрата для выращивания растений. Влияние мелиорантов на биологическое качество растений. С целью обоснования возможности экологически безопасной интеграции ОСВ в естественные природные среды была исследована экотоксичночть осадков с использованием биотестов.

В условиях модельного вегетационного эксперимента были изучены влияние физиологические показатели (биомасса и длина корней) и жизнеспособность растений выращиваемых на субстрате из осадка сточных вод, а также конструкгоземов на его основе. Помимо этого было проведено исследование закономерностей транслокации тяжелых металлов в системе ОСВ - растение на примере горчицы белой (sinapis alba).

Практически для всех вариантов установлено положительное влияние ОСВ на энергию прорастания и всхожесть растений, а также значительное стимулирование в отношении накопления биомассы и увеличения длины корней по сравнению с контрольными образцами.

Различия во времени появления всходов и всхожести в вариантах с конструктоземами на основе осадка были незначительны. Исключением является фосфогипс, возрастающие дозы которого оказывают угнетающие действие на развитие растений, вплоть до почти полного подавления роста при максимальной дозе мелиоранта -5 % (таблица 12). Наиболее благоприятное воздействие отмечено в варианте ОСВ/песок/торф. В этом случае суммарная биомасса составляет 198 % по сравнению с контрольным вариантом, а длина корней — 196 %.

Стимулирующее действие на физиологические показатели отмечено также при использовании в качестве мелиоранта карбоната кальция. В этом варианте стимуляция накопления биомассы составляет 67% по сравнению с контролем и 12% по сравнению с осадком сточных вод без мелиорантов. Анализ содержания ТМ в вегетативных органах растений, выращенных на различных вариантах смесей ОСВ с мелиорантами демонстрирует существенную вариативность коэффициентов накопления металлов в биомассе растений. Коэффициенты накопления рассчитывались по отношению к растениям, выращенным на светло-серой лесной почве в условиях модельного эксперимента.

Наиболее высокие уровни накопления отмечаются для кадмия. Несмотря па то, что содержание этого элемента в модельном осадке превышает ПДК приблизительно в 2,5 раза, коэффициенты накопления растениями находятся на уровне нескольких десятков. При этом максимкальное его количество (Кн = 43,9) обнаружено в случае немелиорированного осадка (ОСВ - 100%), а минимальное - в варианте ОСВ/песок 1/1 + СаСОЗ (50 г). Довольно эффективно влияет на снижение накопления этого элемента

добавление к осадкам карбонатов, а также разбавление высокими дозами песка. Несмотря на высокую подвижность цинка в ОСВ (ПДК подвижных форм превышено более чем в 6 раз) Кн его значительно ниже, чем в случае с кадмием и характеризуются незначительной вариабельностью. Важно отметить, что в случае с этим металлом влияние карбонатов и торфа на способность его накопления растениями оказывается слабо эффективным Сходное поведение отмечено в случае хрома и кобальта.

Таблица 12. Всхожесть семян и ростовые показатели проростков горчицы белой при

влиянии композиций ОСВ с различными мелиорантами.

Объект Всхожесть, % Суммарная масса побегов, г Средняя длина корней, мм Станд. откл. длины корней, мм

ОСВ модельный 100 0,81 47 2,4

ОСВ/песок 2/1 100 0,83 51 2,1

ОСВ/песок 1/1 100 0,9 52 1,7

ОСВ/песок 1/2 100 0,84 50 2,0

ОСВ/песок 1/3 100 0,91 51 1,9

ОСВ + СаСОЗ (1,5 %) 100 0,95 54 1,5

ОСВ + СаСОЗ (3 %) 100 . 0,97 56 1,5

ОСВ + СаСОЗ (5%) 100 1,01 56 1,3

ОСВ/песок 1/1+ СаСОЗ (3 %) 100 0,92 55 1,4

ОСВ + Са804 (1,5 %) 95 0,82 49 5,9

ОСВ + СаБСМ (3 %) 75 0,69 37 7,8

ОСВ + Сай04 (5 %) 20 0,08 И 11,2

ОСВ/песок 1/1+ Са504(3 %) 98 0,87 48 2,7

ОСВ/песок/горф 100 1,15 61 0,7

Коггтроль 95 0,58 35 5,1

Содержание меди и никеля в биомассе растений на вариантах с ОСВ в несколько раз превышает содержание в контрольных образцах. Однако количество этих элементов во всех вариантах не превышает предельно допустимых концентраций.

Результаты опыта показали, что внесение мелиорантов и разбавление ОСВ песком снизило содержание ТМ в растениях горчицы. Но, нормативное содержание для основных поллютантов (соединений кадмия, цинка и свинца) не было достигнуто даже при разбавлении ОСВ в 3 раза и внесении мелиорантов.

4.4. Оценка состояния микробных сообществ ОСВ. Ключевым компонентом биогеоценозов являются микроорганизмы. Оценка функционального потенциала микроорганизмов в ОСВ проводилась методом мультисубсгрэшого тестирования (МСТ) с оценкой удельной метаболической работы системы (\¥) характеризующейся интенсивностью потребления субстратов, и параметра 6, характеризующего стабильность сообщества.

ТПКО-20

-иСВ+СаК04 3% •

.ОСВ/песок/торф ОСВ+СаСОз 3%

_*_

осв

Светло серая • лесная почва

(контроль) ^_^_^_^_^_^_(_

О 0,2 0,4 0,6 0,5 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2

•1

Рисунок 3. Характеристика спектров потребления субстратов микробными сообществами ОСВ и их композиций с мелиорантами.

Из исследованных образцов минимальная интенсивность потребления характерна для осадка сточных вод возрастом I год без добавления мелиорирующих агентов. Вероятно, это объясняется максимальным проявлением токсичности содержащихся в ОСВ поллютангов. Тем не менее, этот показатель почти в 2 раза выше, чем для контрольной почвы, что связано с низким содержанием в ней доступных источников питания. Внесение мелиорантов вызывает резкий рост суммарной энергии системы за счет снижения доступности токсикантов, а в случаях ОСВ/песок/торф и ОСВ/фосфогипс, помимо этого за счет внесения дополнительных источников энергии (доступный углерод и фосфор).

Значения параметра благополучия системы (с1) различаются в широком диапазоне (рис. 3). Наиболее устойчивые функциональные структуры обнаружены в образцах конструкций с применением торфа и фосфогипса. Они находятся в диапазоне значений, свойственных стабильной системе. Устойчивость осадка с добавлением карбонатов находится на границе обратимо нарушенной и кризисной сильно дестабилизированной системы.

Минимальная устойчивость (<1»1) отмечена для смесей осадка сточных вод с песком. При этом для этого варианта характерна наиболее высокая из исследованных вариантов метаболическая энергия системы, что связано с созданием условий для максимально быстрого разложения органического вещества и значительным снижением токсичных соединений ОСВ, достигаемых за счет разбавления.

1400 1200 £ 1000 800 600 400

Следует отметить, что суммарная энергия ОСВ трехлетнего возраста, использованного для рекультивации фосфоритного карьера, превышает этот показатель для модельного осадка приблизительно на 50 %.

Выводы.

1. Исследованные осадки сточных вод и конструктоземы на их основе характеризуются благоприятными агрохимическими свойствами (высоким содержанием органического вещества и элементов питания, близкой к нейтральной реакцией среды).

2. Неудовлетворительные физические свойства ОСВ - высокая водоудерживающая способность, низкая влагопроводность - поддаются корректировке мелиорантами.

3. ОСВ и конструктоземы на их основе характеризуются высоким содержанием цинка, кадмия и меди. Фракционный состав ТМ характеризуется крайней неоднородностью, что не позволяет обнаружить явные закономерности их распределения. Использование мелиорантов позволило в несколько раз снизить подвижность ТМ, при этом содержание цинка и кадмия остается выше ПДК.

4. Применение мелиорантов позволяет существенно снизить суммарное содержание ПАУ в ОСВ за счет разбавления, а также за счет увеличения скорости их разложения. Наилучшие результаты отмечены при использовании карбонатов и торфа, в этом случае содержание ПАУ снизилось в 5 раз.

5. Изучение состояния растений показало отсутствие эффекта фитотоксичности ОСВ. Всхожесть растений была близка к 100%, а биомасса превышала контрольные значения. Содержание ТМ в растениях, выросших на конструктоземах с использованием ОСВ в 5-10 раз превышало содержание в растениях, выросших на фоновой территории и ПДК для Сё в 4 раза.

6. Мультисубстрашое тестирование микробных сообществ конструктоземов на основе ОСВ показало, что наилучшие показатели благополучия системы характерны для почвоподобных конструкций с применением смеси песка и торфа

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

В изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Зотов В.А, Завгородняя Ю.А., Плеханова И.О., Яковлев A.C. Полициклические ароматические углеводороды в почвоподобных телах, сформированных на основе осадка сточных вод // Проблемы агрохимии и экологии, 2012, №3. С. 39-43.

2. Зотов В.А., Плеханова И.О., .Яковлев A.C. Фракционный состав тяжелых металлов в осадке сточных вод и конструктоземах с его использованием // «АгроЭкоИнфо», 2013, №1, http://agroecoinio.narod.ra/journal/ STATYI/2013/l/st_10.doc.

В прочих изданиях:

3. Зотов В.А., Горленко A.C., Яковлев A.C. Перспективы использования осадков сточных вод для рекультивации нарушенных земель // Международная научно-практическая конференция (с элементами научной школы для молодежи) «Экологическое нормирование сертификация и паспортизация почв как научная основа рационального землепользования». М.: МАКС-Пресс, 2010. С. 213-216.

4. Зотов В.А., Смагин A.B., Яковлев A.C., Плеханова И.О. Оценка физических свойств почвоподобных тел сформированных на основе осадка сточных вод // Доклады по экологическому почвоведению, 2012, выпуск 17, № 2. С. 50-65.

Подписано в печать:

23.04.2013

Заказ № 8402 Тираж - 100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Зотов, Владимир Алексеевич, Москва

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В. ЛОМОНОСОВА ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

На правах рукописи

04201356944

Зотов Владимир Алексеевич

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЧВОПОДОБИЫХ ТЕЛ НА ОСНОВЕ ОСАДКА СТОЧНЫХ ВОД

03.02.13 - почвоведение и 03.02.08 - экология

научный руководитель д.б.н. А. С. Яковлев

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 2013

Содержание.

Введение....................................................................................................................................................................................................................................3

Глава I. Осадки сточных вод: происхождение, состав, свойства.

Использование ОСВ в мире и РФ................................................................................................................................................8

1.1 Происхождение ОСВ..............................................................................................................................................................................8

1.2. Состав и свойства ОСВ....................................................................................................................................................................10

1.3. Опыт использования ОСВ в мире и РФ................................................................................................................18

Глава II. Влияние ОСВ на свойства почв и грунтов. Опыт использования

ОСВ в рекультивации нарушенных земель..................................................................................................................40

2.1. Влияние ОСВ на содержание органического вещества в почве................................41

2.2. Влияние осадков на физические свойства почвы................................................................................43

2.3. Влияние ОСВ и компостов на кислотно-основные свойства почв........................45

2.4. Влияние ОСВ на микробиологическую активность почв......................................................46

2.5. Коэффициент использования биоэлементов из осадков сточных вод..............49

2.6. Опыт использования ОСВ в рекультивации нарушенных земель..........................50

Глава III. Объекты и методы исследования..................................................................................................................57

Глава IV. Результаты и обсуждение..........................................................................................................................................66

4.1 Характеристика техногенных поверхностных конструкций на основе

ОСВ..........................................................................................................................................................................................................66

4.1.1. Агрохимические свойства техногенных поверхностных конструкций

на основе ОСВ................................................................................................................................................................................................................67

4.1.2. Тяжелые металлы в техногенных поверхностных конструкциях на основе ОСВ..........................................................................................................................................................................................................................69

4.1.3. ПАУ в техногенных поверхностных конструкциях на основе ОСВ............77

4.1.4. Характеристика физических свойств ОСВ................................................................................................81

4.2. Влияние мелиорантов на свойства ОСВ..............................................................................................................88

4.2.1. Влияние мелиорантов на динамику содержания и фракционный

состав ТМ и ПАУ......................................................................................................................................................................................................90

4.2.2. Влияние мелиорантов на физические свойства ОСВ..............................................................99

4.3. Характеристика ОСВ, как субстрата для выращивания растений..........................107

4.4. Оценка состояния микробных сообществ ОСВ

Выводы.........................................................................

Заключение..................................................................

Список литературы.....................................................

Введение.

При современных масштабах деградации и отчуждения земель, вследствие различных техногенных воздействий, актуальность проблемы рекультивации и охраны почв не вызывает сомнений. В решении проблемы рекультивации земель важное значение имеет определение ее экономической эффективности. Перспективным методом, позволяющим частично решить эту проблему, является использование малоопасных отходов. В последнее время существенно возрос интерес к применению в качестве рекультиванта такого вида отходов, как осадки сточных вод (ОСВ). ОСВ представляют собой специфические тонкодисперсные системы, содержащие значительное количество органических веществ и элементов минерального питания для растений (Алексеев, Аллилуева, 1988; Касатиков, 1996). Органическое вещество ОСВ характеризуется сложным составом и содержит множество соединений различных классов, таких как полисахариды, белки и аминокислоты, жирные кислоты и масла, спирты, арены и т.п. Эти вещества поступают с канализационным стоком, а также являются продуктами метаболизма микроорганизмов, входящих в состав осадка. Помимо этого, в составе ОСВ часто встречаются вещества, сходные с почвенным гумусом (Воробьева, Давыдов, 2002).

Перечисленные свойства определяют перспективность использования осадков и в качестве материала для технической рекультивации территорий, нарушенных различными видами техногенного воздействия, а также для создания искусственных почвенных конструкций (например, конструирования газонов). Учитывая, что объёмы накопления этого вида отходов находятся в прямой зависимости от численности населения городов, подобное направление их утилизации является весьма актуальным с точки зрения решения эколого-экономических задач. Целесообразность применения этой технологии, как существенно более дешевой по сравнению с традиционными методами технической рекультивации, особенно актуальна

на территории России, где по состоянию на 1 января 2010 г. площадь нарушенных земель составила 995,0 тыс. га, что на 5,6 тыс. га больше, чем в 2008 г. (гос. доклад о сост. прир. РФ 2010). В первую очередь это связано с ростом разработок месторождений полезных ископаемых открытым способом, которые приводят к наиболее серьёзным по своим масштабам нарушениям почвенного покрова, на самовосстановление которого, необходимо длительное время. Так, по данным различных авторов, на образование 20 сантиметрового почвенного слоя в естественных условиях необходимо 1500 - 8000 лет в зависимости от региона планеты (Бурыкин, 1985).

Однако важно помнить, что в осадках сточных вод почти всегда присутствуют сильно токсичные компоненты, такие как тяжелые металлы (ТМ) и полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), количество которых зависит от специфики района, в котором получены ОСВ. Помимо этого следует учитывать потенциальную сложность их применения, связанную с неблагоприятными физическими свойствами.

Следует отметить, что, несмотря на существенный опыт использования осадков сточных вод в качестве вторичного ресурса (в основном в качестве удобрений), опыт применения его в целях рекультивации техногенно нарушенных ландшафтов сравнительно невелик. Нормативная база, определяющая требования к утилизации осадков для технической рекультивации нарушенных земель в России отсутствует. Основными нормативными документами, регламентирующими использование ОСВ и компостов на их основе в качестве удобрения на землях сельскохозяйственного назначения являются санитарные правила и нормы СанПиН 2.1.7.573-96 «Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения», СП 1.2.1170-02 «Гигиенические требования к безопасности агрохимикатов», государственный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 17.4.3.07-2001 «Охрана природы. Требования к свойствам осадков сточных вод при

использовании их в качестве удобрений». Эти документы регулируют применение ОСВ, основываясь на агрохимических показателях, допустимом валовом содержании тяжелых металлов и мышьяка и санитарно -паразитологическим показателям. Физические характеристики осадков (зачастую являющиеся фактором, лимитирующим возможность применения отходов в целях рекультивации) в них не рассматриваются. Учитывая также, что при рекультивации территории дозы внесения ОСВ значительно выше, чем при их использовании в агропроизводстве, нормативная база, регламентирующая использование ОСВ и компостов на их основе в качестве удобрения (СанПиН 2.1.7.573-96, СП 1.2.1170-02, ГОСТ Р 17.4.3.07-2001), не может адекватно применяться при использовании осадков в качестве рекультиванта.

В связи с этим целесообразно всестороннее исследование этих отходов, как субстрата для дальнейшего почвообразования.

Цель работы: оценить экологические аспекты применения ОСВ для рекультивации нарушенных земель и возможность выполнения биогеоценотических (экосистемных) функций почвоподобными телами, сформированными на основе ОСВ. Задачи работы:

1) Изучение в полевых и лабораторных условиях базовых физических и агрохимических свойств ОСВ и почвоподобных тел, сформированных на субстрате из ОСВ.

2) Исследование содержания токсичных компонентов в ОСВ и в составе конструктоземов на их основе. Оценка влияния ОСВ на сопредельные природные среды с точки зрения их опасности для ОПС (возможности аккумуляции, миграции и транслокации ЗВ в сопредельные среды).

3) Оценка состояния микробных сообществ в ОСВ и конструктоземах методом мультисубстратного тестирования.

4). Оценка влияния ОСВ и мелиорантов на основные физиологические показатели состояния растений.

5). Рассмотрение возможностей корректировки свойств осадка с помощью мелиорантов.

Научная новизна работы. Впервые для оценки ОСВ использован комплексный подход, основанный на сочетании исследований химических, физических и биологических свойств осадка сточных вод. Получены новые данные о фракционном составе соединений тяжелых металлов и полициклических ароматических углеводородов в ОСВ и почвоподобных конструкциях на его основе. Проведена оценка возможности миграции токсикантов в сопредельные среды и влиянии различных мелиорантов на их состояние. Методом мультисубстратного тестирования изучено состояние микробных сообществ в ОСВ и конструктоземах на его основе. Практическая значимость. На основании полученных данных могут быть разработаны рекомендации по экологически безопасному использованию ОСВ для технической рекультивации нарушенных территорий и конструирования газонов. Научно обоснованная регламентация использования ОСВ позволит не только сократить объем осадка, подлежащего захоронению, но и сократить расходы на рекультивацию техногенно нарушенных территорий.

Личный вклад автора. Все этапы работы проведены лично автором или при его непосредственном участии: постановка модельного эксперимента, отбор и анализ образцов ОСВ и почв, математическая обработка полученных результатов. Автором разработаны рекомендации по применению осадков сточных вод для почв земель различных категорий.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы представлены и обсуждены на заседаниях кафедры земельных ресурсов и оценки почв факультета почвоведения МГУ, а также на международной научно-практической конференции «Экологическое нормирование, сертификация и паспортизация почв как научная основа рационального землепользования» (Москва, 2010).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 4 печатных работы, в то числе 2 статьи в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК.

Благодарности. Автор выражает благодарность своему научному руководителю д.б.н. Яковлеву A.C. за ценные советы и рекомендации на всех этапах работы. Помимо этого автор выражает глубокую признательность, д.б.н. Плехановой И.О., Есафовой E.H., к.б.н. Завгородней Ю.А., д.б.н. Смагину A.B., к.б.н. Розановой М.С., к.б.н. Горленко A.C. за оказанные помощь, внимание и поддержку при проведении исследовательской работы, а также к.б.н. Болышевой Т.Н, д.б.н. Пахненко Е.П., д.б.н. Хомякову Д.М., д.б.н. Шеину Е.В. за содействие, внимательное отношение и советы.

>

Глава I. Осадки сточных вод: происхождение, состав, свойства.

Использование ОСВ в мире и РФ (литературный обзор).

1.1. Происхождение ОСВ. Осадки сточных вод представляют собой твердофазные примеси, выделенные из канализационных стоков хозяйственно-бытовых, промышленных и поверхностных (ливневые стоки) вод в ходе их очистки. Они являются одним из основных видов отходов хозяйственно - бытовой деятельности, объемы накопления которых находятся в прямой зависимости от численности населения городов и, в отличие от других типов отходов, не могут быть снижены в результате изменения экономической обстановки.

Сточные воды, как правило, содержат большое количество взвешенных (песок, глинистые частицы, жиры и т.п.) и растворенных компонентов (мочевина, сахара, белки, кислоты, шелочи, соли, включая соли тяжелых металлов, цианиды, токсичные вещества сложного состава), а также растворённые газы (аммиак, сероводород, двуокись углерода и т.п.) Помимо этого присутствуют грубодисперсные примеси, в основном аналогичные твердым муниципальным отходам и патогенные организмы, такие как бактерии, вирусы, плесневые грибы, яйца гельминтов и т.д. (Туровский, 2008; Fan-ell, 1975). В целом состав и степень загрязненности сточных вод может существенно варьировать в зависимости от региона, времени года и других факторов.

Как правило, обработка сточных вод включает механическую очистку, в ходе которой происходит удаление грубодисперсных примесей и взвешенных веществ, и биологическую (удаление органических загрязнителей). Более подробно стадии очистки можно рассмотреть на примере Курьяновской станции аэрации (КСА), являющейся крупнейшей в России и Европе (проектная мощность - 3,125 млн. mj).

В состав цеха механической очистки КСА входят два вида механизированных решеток с прозорами 5 и 6 мм, где происходит удаление

крупных примесей, аналогичных твердым муниципальным отходам (пищевых и бытовых отходов, уличного смета, строительного мусора и т.п). Отделенные на этом этапе крупные примеси сортируются и утилизируются совместно с твердыми бытовыми отходами.

На следующей ступени очистки в песколовках и первичных отстойниках под действием гравитационных сил производится удаление песка и взвешенных мелкодисперсных минеральных и органических примесей. На этой же стадии с осадком удаляется от 30 до 70 % микроорганизмов и в среднем 50 % жизнеспособных яиц гельминтов от их общего количества, содержащегося в сточных водах (Марцуль, Лихачева 2001; Туровский, 2008). Конструктивно первичные отстойники представляют собой резервуары радиальной формы со срезанным коническим днищем диаметром 40 и 54 м и средней глубиной 5 м.

Далее вода подвергается биологической очистке с помощью активного ила при принудительной подаче воздуха. Процесс очистки осуществляется в аэротенках - открытых железобетонных четырех коридорных сооружениях прямоугольной формы глубиной 5-6 и шириной коридоров 10-12 м. Метод биологической очистки изобретен в Великобритании в 1913 году (Жмур, 1997; Ardem, Lokett, 1923) и основан на способности микроорганизмов ассимилировать загрязняющие вещества. Физически, активный ил представляет собой биомассу бактерий и простейших. Бактериальный комплекс активного ила насчитывает около 300 представителей, где доминантами являются представители родов Zoogloea и Comamonas (Dias, Bhat, 1964). В ходе очистки некоторые виды загрязняющих веществ разлагаются до углекислого газа и воды. Интенсивность протекания процессов очистки зависит от качественного состава активного ила, состава и содержания загрязняющих веществ в сточной воде и внешних условий (температурный режим, содержание биогенных элементов, интенсивность аэрации и т.д.) В процессе биологической очистки осуществляется удаления из сточных вод 90 - 99% микроорганизмов (колиформ, патогенных бактерий

и вирусов). Содержание жизнеспособных яиц гельминтов снижается до 40% от их изначального количества (Марцуль, Лихачева, 2001).

Иловая смесь из аэротенков поступает во вторичные отстойники, где с помощью специального оборудования (илоскребы, илососы) происходит отделение избыточного активного ила от очищенной воды. Конструктивно вторичные отстойники подобны первичным отстойникам. Оседающий активный ил используется для очистки последующих порций сточных вод.

Часть прошедшей биологическую очистку воды проходит доочистку от грубодисперсных механических примесей, осуществляемую в два этапа: процеживание через плоские щелевые сита и фильтрацию на скорых фильтрах.

Приведенная схема обработки сточных вод в основном аналогична в большинстве развитых стран мира. Дополнительно может проводиться углубленная биологическая очистка с удалением азотосодержаших и фосфорных соединений, обеззараживание сточных вод (хлорирование, озонирование, УФ-обработка).

1.2. Состав и свойства ОСВ. В большинстве стран обработка осадка сточных вод неотъемлема от наличия очистных сооружений. В Российской Федерации в зависимости от способа получения и существующих на очистных сооружениях технологических схем обработки выделяют 4 вида ОСВ: осадок первичных отстойников, избыточный активный ил, сброженный и аэробно стабилизированный осадок (Чемерис 2005, Дунсин 2005).

Количество загрязнений, удаляемых в ход�