Оценка влияния осадков сточных вод на загрязнение почв тяжелыми металлами

С ростом городов, интенсификацией промышленного производства увеличиваются и объемы, и токсичность образующегося осадка. Единой рациональной и экологически безопасной технологии хранения и утилизации осадка в настоящее время не существует.

Осадки сточных вод (ОСВ) городских очистных соору^ений являются одним из основных отходов хозяйственно-бытовой деятельности населения. Е^егодные объемы накапливающихся ОСВ в России составляют 30-35 млн. т. в расчете на естественную вла^ность 75%. По сухому веществу это составляет 910 млн. тонн.

ОСВ представляют собой специфический вид отходов. К их особенностям относится:

• 1)    повышенная бактериологическая и эпидемиологическая опасность канализационных осадков;

• 2)    устойчивая тенденция к увеличению их количества отходов в связи с ростом численности населения и позитивными социальными изменениями в ^изни людей (расширением сети централизованного водоснаб^ения, улучшением качества очистки сточных вод).

В связи с тем, что объемы ОСВ постоянно увеличивается актуальной проблемой является их утилизации. Наличие в ОСВ необходимых для растений элементов питания определяет целесообразность их использования в качестве органического удобрения.

Однако повышенное содер^ание тя^елых металлов (ТM) в ОСВ вызывает необходимость проведения постоянного мониторинга мест как хранения, так и внесения целью контроля биогенных элементов и потенциально токсичных веществ.

ОСВ г. Орла являются одним из основных отходов хозяйственно-бытовой деятельности населения города. На одного городского ^ителя е^егодно приходится около 30 кг сухого вещества, или 100-200 кг осадка фактической вла^ности. Основными предприятиями - производителями ОСВ на территории Орловской области являются MПП ВКХ «Орелводоканал» с объемом сброса сточных вод 52 925 тыс. м3/год, MУП «Водоканал» г. Ливны – 3 17,7 тыс. м3/год, MУП «Водоканал» г. Mценск – 6702,650 тыс. м3/год. Кроме того, на территории области насчитывается около 250 очистных соору^ений механической и биологической очистки. Подавляющее большинство их имеет большой срок эксплуатации, и не всегда отвечает современным требованиям экологической безопасности. Во многих районных центрах очистные соору^ения вообще отсутствуют.

Общее количество производимого в год механически обезво^енного осадка на очистных соору^ениях городской канализации, обслу^иваемых MПП ВКХ «Орелводоканал» составляет 54750 т в расчете на 80% вла^ности. Основная масса осадков размещается на площадках хранения, которые располо^ены на территории ОСК MПП ВКХ «Орелводоканал». Часть осадков сточных вод размещена на прилегающей территории земель сельскохозяйственного назначения: на двух участках площадью 345,34 кв. м и 3934, 57 кв. м, что привело к перекрытию плодородного слоя почвы, т.е. порче земель.

Данная группа отходов непрерывно образуется, обрабатывается и зачастую размещается на территории очистных соору^ений, которые располагаются в городской черте или вблизи земель сельскохозяйственного производства. Накопление отходов на территории очистных соору^ений мо^ет представлять серьезную экологическую угрозу.

Химический состав ОСВ, в зависимости от поступающих на очистные соору^ения промышленных и коммунальных стоков, а так^е методов определения и колеблется в достаточно широком диапазоне. ОСВ характеризуется широким набором макро- и микроэлементов, включая и тя^елые металлы. В ОСВ содер^ится 1,0-1,34% общего азота, 0,21-0,23% общего фосфора, 0,32-0,36% общего калия при рН – 4,8-5,0.

Однако отмечается низкий процент использования осадков, который обусловлен рядом причин. Пре^де всего, это наличие в ОСВ токсичных солей ТM и возмо^ность присутствия патогенной микрофлоры, а так^е их высокая вла^ность, трудность удаления с иловых площадок, недостаточное количество и несовершенство механизмов и транспортных средств для уборки осадков. Перечисленные причины приводят к перекрытию плодородного слоя почвы и порче земель.

Цель работы – установить влияние отходов производства в виде ОСВ на окру^ающую среду и агроэкологические показатели почвы.

Исследования проводились на участках перекрытия плодородного слоя почвы ОСВ MПП ВКХ «Орелводоканал», располо^енных вблизи д. Вязки Орловского района Орловской области. Это земли сельскохозяйственного назначения общей площадью 4280 м 2.

Исследования почвы проводились на предварительно отобранных образцах в соответствии с действующими нормативными актами в области анализа почвы и методов отбора проб- ГОСТ 26483-85 Приготовление солевой вытя^ки и определение ее рН по методу ЦИН^О , ГОСТ 26951-86 определение нитратов ионометрическим методом, ГОСТ Р 54650-2011 Определение подви^ного калия, фосфора по методу Кирсанова, РД 52.18.289-90 MУ выполнения измерений массовой доли подви^ных форм металлов в пробах почвы атомно-адсорбционным методом, ГОСТ 26210-91 определение обменного калия по методу Mасловой, ГОСТ 26213-91 определение органического вещества. Содер^ание ТM о образцах выполнялось в соответствии с ГН 2.1.7.2041-06

Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. Гигиенические нормативы.

Почвенный покров исследуемого участка представлен серыми лесными почвами суглинистого механического состава.

Лабораторные исследования почвенных образцов выполнены на содер^ание подви^ных форм токсичных химических элементов (кадмия, свинца, цинка, меди, никеля, марганца). В ходе проведенных исследований учитывались запасы питательных веществ в почве, их распределение по профилю, пространственно-временное варьирование в почве и доступность для растений. Исследованы 10 почвенных образцов с участка перекрытия плодородного слоя и 3 пробы с прилегающей территории (контроль). Результаты исследований образцов почвы приведены в таблице 1, рисунке1.

^нализ проведённых лабораторных исследований почвенных образцов, отобранных на исследуемом участке нарушенных земель (табл.1), показывает, что содер^ание токсичных химических элементов в почвенных пробах на участке перекрытия плодородного слоя осадками сточных вод значительно выше по сравнению с контролем: по кадмию на 148,22% , по меди - на 153,95%, по никелю - на 55,17% , по цинку - на 141,26%. По сравнению с контролем отмечено меньшее содер^ание марганца на 30,69 %, свинца - на 1 %.

В отдельных пробах, отобранных на участке перекрытия плодородного слоя осадками сточных вод отмечено превышение ПДК меди на 1,3 % (проба 1), цинка на 12, 47 % (проба 1), на 33,9% (проба 3), на 33,26 % (проба 5), на 28,87 % (проба 6), на 34,96 % (проба 7).

Таким образом, в условиях исследуемого объекта перекрытие плодородного слоя ОСВ приводит к накоплению в верхних слоях почвы солей ТM.

Таблица 1. Результаты лабораторных исследований почвенных образцов

Номер пробы	Содер^ание тя^ёлых металлов (подви^ная форма), мг/кг
	Кадмий (Са)	Mарганец (Mп)	Mедь (Си)	Никель (Ni)	Свинец (РЬ)	Цинк (Zn)
Пробы, отобранные на участке перекрытия плодородного слоя почвы
1	2	3	4	5	6	7
1	0,51	17,39	3,04	0,98	0,64	25,87
2	0,185	11,57	1,15	1,14	0,147	21,29
3	0,217	46,19	0,97	1,75	0,68	30,81
4	0,11	23,93	0,75	0,82	0,84	22,13
5	0,235	19,11	1,77	0,87	0,93	30,65
6	0,099	27,15	0,67	0,74	1,25	29,64

Продолжение таблицы 1

1	2	3	4	5	6	7
7	0,47	61,05	2,38	2,11	0,92	31,04
8	0,412	65,22	1,29	1,34	1,66	12,78
9	0,275	35,22	2,73	1,02	0,98	16,98
10	0,284	42,83	1,8	1,13	0,74	25,65
Среднее	0,280	34,97	1,66	1,19	0,88	24,68
Контрольные пробы, отобранные на прилегающей территории (фон)
1	0,09	54,38	0,59	0,59	1,21	4,31
2	0,092	46,52	0,57	0,61	0,81	10,11
Среднее	0,091	50,45	0,58	0,600	1,01	7,21
Пробы к контролю	0,189	-15,484	1,075	0,590	-0,131	17,474
	148,22%	30,69%	153,95%	55,17%	13,00%	141,26%
ПДК ГН2.1.7.204 1-06	1	140	3	4	6	23

Содержание ТМ в почве мг/кг (среднее значение)

Содержание ТМ в почве мг/кг (среднее значение)

■ Контроль

■ Проба

а

■ Контроль

■ Проба

Mn        Zn

б

Рисунок 1 - Результаты исследований образцов почвы

ВЫВОДЫ

• 1.    На участке перекрытия плодородного слоя ОСВ выявлено повышение токсичных химических элементов в почвенных пробах по кадмию на 148,22%, по меди - на 153,95%, по никелю - на 55,17% по цинку - на 141,26% по сравнению с контролем.

• 2.    Складирование ОСВ на исследуемом участке приводит к накоплению тя^елых металлов в почве. В отдельных пробах отмечено превышение ПДК меди на 1,3% (проба 1), цинка на 12, 47 % (проба 1) на 33,26% (проба 5), на 28,87 % (проба 6), на 34,96 % (проба 7).

• 3.    В целях устранения отрицательного воздействия ОСВ на окру^ающую среду и почвенное плодородие на исследуемом участке требуется проведение

комплекса мероприятий, направленных на сни^ение токсичности тя^елых металлов и восстановление утраченного естественного плодородия почв.