Гигиеническое обоснование возможности использования ила из сооружений по очистке сточных вод в качестве органического удобрения

Введение. В настоящее время перед крупными городами стоит острая проблема поиска путей экологически безопасного размещения и возможности использования осадков сточных вод, которые накапливаются на иловых площадках. Наиболее выгодным способом утилизации этих осадков является использование их в качестве органических удобрений в сельскохозяйственном производстве, что обусловлено высоким содержанием в их составе биогенных элементов (азота, фосфора, калия) и органических веществ. Однако наличие в иле болезнетворных микроорганизмов, тяжёлых металлов и других токсикантов обусловливает необходимость применения научно обоснованного подхода к использованию осадков сточных вод в каждом конкретном случае в качестве удобрения с учётом их качественного и количественного состава.

Целью исследования стало гигиеническое обоснование возможности применения ила львовских городских сооружений по очистке сточных вод в сельскохозяйственном производстве в качестве органического удобрения.

Материал и методы. Объектом исследования был ил после обработки флокулянтом и центрифугирования и ил, который хранился на площадках львовских городских сооружений по очистке сточных вод в течение 1; 6 и 18 мес. В эксперименте изучали распределение компонентов ила в динамической системе «растение - почва» и устанавливали степень их накопления в тест-растениях. Количественное определение содержания химических элементов в пробах ила и фитомассы проводили методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии.

Результаты. Изучена возможность применения ила городских сооружений по очистке сточных вод в сельскохозяйственном производстве в качестве органического удобрения. Установлено, что ил в дозе 50 т/га, взятый сразу же после центрифугирования, не может быть использован на полях в качестве удобрения, поскольку вызывает выраженное фитотоксическое действие. Доза использованного ила 30 т/га после 1,5-летней выдержки на илистых площадках имеет менее выраженное фитотоксическое действие, но наблюдается транслокация из почвы в растения фтора, свинца, кадмия, мышьяка, ртути и марганца в больших количествах. Эта доза также не может быть использована на полях в качестве удобрения. Использование меньших доз и условий дозревания осадков сточных вод в качестве удобрений нужно обосновать дополнительными экспериментами.

1. Куликова А.Х., Захаров Н.Г., Починова Т.В. Применение осадков сточных вод в качестве удобрения в сельском хозяйстве Ульяновской области. Агрохимический вестник. 2010; 5: 32-5.

2. Клименко М.А., Черная Н.А. Перспективы обработки естественным холодом осадка сточных вод для утилизации в цементном производстве. Энерготехнологии и ресурсосбережение. 2013; 1: 35-41.

3. Маркин В.В. Утилизация осадков бытовых сточных вод. Вестник Донбасской национальной академии строительства и архитектуры. 2013; 3 (101): 138-40.

4. Обработка осадка сточных вод: полезный опыт и практические советы. Проект по городскому сокращению эвтрофикации (Project on Urban Reduction of Eutrophication, PURE) через Комиссию по окружающей среде Союза балтийских городов. Vanha Suurtori 7, 20500 Turku, Finland (Финляндия); 2012. 125 с.

5. Fijalkowski K., Rorat A., Grobelak A., Kacprzak M.J. The presence of contamination in sewage sludge - the current situation. J Environ Manage. 2017; 203 (3): 1126-36. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2017.05.068

6. Плахотник О.М., Волошын М.Д., Журавлёва А.В. Исследование осадков сточных вод с целью получения органоминеральных удобрений. Вопросы химии и химической технологии. 2004; 2: 210-3.

7. Анциферова Е.Ю., Болышева Т.Н., Касатиков В.А., Юмвихозе Э. Распределение микроэлементов в профиле дерново-подзолистой почвы при внесении осадков сточных вод и извести. В кн.: Материалы Международной научной конференции «Биологические ресурсы и устойчивое развитие. Пущино; 2001: 11.

8. Михайлов Л.Н., Пужайкин И.В., Марковская М.П., Марковская Г.К. Научные основы применения осадков городских сточных вод в качестве удобрения. Самара: Кн. изд-во; 1998. 160 с.

9. Шуравилин А.В., Сурикова Н.В. Опыт удобрения почв осадком сточных вод в Московской области. Агрохимический вестник. 2006; 1: 24-7.

10. Болышева Т.Н., Валитова А.Р., Кижапкин П.П., Касатиков В.А. Результаты утилизации осадков сточных вод во Владимирской области. Агрохимический вестник. 2006; 1: 28-9.

11. Качество почвы. Определение содержания подвижных соединений марганца (цинка, кадмия, железа, кобальта, меди, никеля, хрома, свинца) в почве в буферной аммонийно-ацетатной вытяжке с pH 4,8 методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии: ДСТУ 4770.1:2007-ДСТУ 4770.9:2007. Киев: Госпотребстандарт Украины; 2009. (Национальные стандарты Украины).

12. Карякин А.В., Грабовская И.Ф. Методы оптической спектроскопии и люминисценции в анализе природных и сточных вод. М.: Химия; 1987. 304 с.

13. Кисель В.И. Загрязнение почв тяжёлыми металлами. Агроэкологическая оценка земель Украины и размещение сельскохозяйственных культур. Под ред. В.В. Медведева. Киев: Аграрная наука; 1997: 114-25.

14. Zar J.H. Biostatistical Analysis. 4th ed., Prentice Hall Inc., New Jersey; 1999.

15. Jose A., Ray J.G. Toxic heavy metals in human blood in relation to certain food and environmental samples in Kerala, South India. Environ Sci Pollut Res Int. 2018; 25 (8): 7946-53.

16. Wang M., Zhao W., Jia X., Wei J., Wang S. Eco-toxicology effect on Moina mongolica Daday exposed to Cd2+, Pb2+, and Hg2+ by the food chain. Environ Sci Pollut Res Int. 2018; 25 (16): 16024-36.

17. Bernhoft R.A. Cadmium toxicity and treatment. Sci World J. 2013: 394652. htpps://doi.org/10.1155/2013/394652

18. Rani A., Kumar A., Lal A., Pant M. Cellular mechanisms of cadmium-induced toxicity: a review. Int J Environ Health Res. 2014; 24 (4): 378-99.

19. Apinan R., Satarug S., Ruengweerayut R., Mahavorasirikul W., Na-Bangchang K. The influence of iron stores on cadmium body burden in a Thai population. Environ Geochem Health. 2010; 32 (3): 237-42.

20. Athmouni K., Belhaj D., El Feki A., Ayadi H. Optimization, antioxidant properties and GC-MS analysis of Periploca angustifolia polysaccharides and chelation therapy on cadmium-induced toxicity in humanHepG2 cells line and rat liver. Int J Biol Macromol. 2018; 108: 853-62.

21. Patrick L. Lead toxicity, a review of the literature. Part 1: Exposure, evaluation, and treatment. Altern Med Rev. 2006; 11 (1): 2-22.

22. Patrick L. Lead toxicity part II: the role of free radical damage and the use of antioxidants in the pathology and treatment of lead toxicity. Altern Med Rev. 2006; 11 (2): 114-27.

23. Gidlow D.A. Lead toxicity. Occup Med (Lond). 2015; 65 (5): 348-56.

24. Flora S.J., Flora G., Saxena G., Mishra M. Arsenic and lead induced free radical generation and their reversibility following chelation. Cell Mol Biol (Noisy-le-grand). 2007; 53 (1): 26-47.

25. de Souza I.D., de Andrade A.S., Dalmolin R.J.S. Lead-interacting proteins and their implication in lead poisoning. Crit Rev Toxicol. 2018; 48 (5): 375-86.

26. Jomova K., Jenisova Z., Feszterova M., Baros S., Liska J., Hudecova D. et al. Arsenic: toxicity, oxidative stress and human disease. J Appl Toxicol. 2011; 31 (2): 95-107.

27. Watanabe T., Hirano S. Metabolism of arsenic and its toxicological relevance. Arch Toxicol. 2013; 87 (6): 969-79.

28. Sinha M., Manna P., Sil P.C. Protective effect of arjunolic acid against arsenic-induced oxidative stress in mouse brain. J Biochem Mol Toxicol. 2008; 22 (1): 15-26.

29. McIvor M.E. Acute fluoride toxicity. Pathophysiology and management. Drug Saf. 1990; 5 (2): 79-85.

30. Choi A.L., Sun G., Zhang Y., Grandjean P. Developmental fluoride neurotoxicity: a systematic review and meta-analysis. Environ Health Perspect. 2012; 120 (10): 1362-68.

31. Pandey J., Pandey U. Fluoride contamination and fluorosis in rural community in the vicinity of a phosphate fertilizer factory in India. Bull Environ Contam Toxicol. 2011; 87 (3): 245-9.

32. Дрозд Г.Я., Зотов Н.И., Маслак В.Н. Техникоэкологические записки по проблеме утилизации осадков городских и промышленных сточных вод. Донецк: ИЭП НАН Украины; 2001