в утилизации сточных вод птицефабрик

Главная страница
Контакты

    Главная страница



в утилизации сточных вод птицефабрик



страница18/35
Дата18.08.2017
Размер7.7 Mb.


1   ...   14   15   16   17   18   19   20   21   ...   35

в утилизации сточных вод птицефабрик
В.А.Лукьянов, аспирант

ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА»

г.Курск, РФ

С.Ю. Горбунова, к.биол..н, мл.науч.сотр.

Институт биологии южных морей НАН Украины

г.Севастополь,Украина


Одним из важнейших вопросов защиты окружающей среды является охрана водного бассейна от загрязнения. Загрязняющие вещества, попадая в природные водоемы, приводят к качественным изменениям воды, которые в основном проявляются в изменении физических свойств и химического состава воды. В связи с этим для улучшения качества очистки сточных вод различных отраслей промышленности (пищевой, целлюллозно-бумажной, нефтехимической) используют их биологическую доочистку.

По литературным данным [1,3] эффективным методом удаления биогенных эле­ментов является использование микроводорослей. Они, как фотоавтотрофные организмы, при фотосинтезе обогащают водную среду кислородом, чем способству­ют ускорению окислительных процессов и минерализации органических примесей в сточных водах. Протококковые водоросли представляют собой одни из наиболее активных агентов очистки загрязнённых и сточных вод. Это обусловлено их физиологическими особенностями: активным фотосинтезом, способностью непосредственно утилизировать ионы азота, фосфора и других биогенных элементов, выдерживать высокие концентрации различных токсических веществ, а также бактерицидностью продуктов, выделяемых ими в процессе жизнедеятельности. Именно благодаря сочетанию всех этих свойств массовые культуры протококковых водорос­лей можно использовать в очистке сточных вод [4,5].

Принимая во внимание изношенность большинства коммунальных очистных сооружений и отсутствие возможности финансирования для их реконструкции, ме­тод альголизации может быть выходом для существенного повышения качества очи­стки сточных вод в первую очередь от соединений азота и фосфора до нормативных показателей без больших капитальных затрат.

В связи с этим, основной задачей проводимых экспериментальных исследований было использование сточных вод птицефабрики в качестве органической питательной среды [7] для интенсивного выращивания Chlorella vulgaris.



Материалы и методы. В работе использовали культуру микроводоросли Chlorella vulgaris из коллекции культур ИнБЮМ НАН Украины. Chlorella vulgaris выращивали в накопительном режиме культивирования на стандартной питательной среде Тамия (вариант № 1 - контроль) и сточных водах птицефабрики (вариант № 2).

Известно [2,6], что нитрат калия как физиологически щелочная соль во время культивирования хлореллы приводит к подщелачиванию среды, обычно до 8,5-11, что ведет к уменьшению продуктивности и прекращению роста микроводорослей. Для регулирования рН питательной среды в культиваторы № 1 и 2 дополнительно подавалась газо-воздушная смесь с 3% CO2, что обеспечивало поддержание рН в диапазоне 7,6-8,2 ед.



Результаты и обсуждения. Результаты проведенных исследований показали высочайшую эффективность фотобиосинтеза при использовании сточных вод птицефабрики.

Сняв накопительные кривые роста хлореллы, мы рассчитали кинетические характеристики роста микроводорослей двух вариантов эксперимента и провели их сравнительную оценку. Все рассчитанные значения сведены в таблицу 1.



Для первого варианта эксперимента (№1 – контроль) экспоненциальная фаза роста, характеризующаяся максимальной удельной скоростью роста (μm) микроводорослей, наблюдалась с начала эксперимента и до 8-х суток, при этом μm составила 0,33 сут-1. В культиваторе №2 микроводоросли находились в экспоненциальной фазе роста на протяжении первых 5-и суток, при этом μm составила 0,63 сут-1. Линейный рост хлореллы наблюдался в течение последующих 4-5-ти суток. Максимальная продуктивность (Рm) для двух вариантов эксперимента составила 0,582 и 2,54 г АСВ/сут, соответственно. Затем началась фаза замедления роста микроводорослей.
Таблица. Кинетические характеристики роста культуры Chlorella vulgaris




μm, сут-1

Pm, г АСВ/сут

B0, г/л

Bm, г/л

(теоретический расчет)

(экспериментальная величина)

1

0,33

0,582±0,08

0,002

8,47±0,77

4,2±0,42

2

0,63

2,54±0,25

0,41

12,65±1,65

12±1,19

Обозначения: μm − удельная скорость роста; В0 − начальная плотность культуры; Bm − максимальная плотность культуры (урожай).
Для первого варианта эксперимента (№1 – контроль) экспоненциальная фаза роста, характеризующаяся максимальной удельной скоростью роста (μm) микроводорослей, наблюдалась с начала эксперимента и до 8-х суток, при этом μm составила 0,33 сут-1. В культиваторе №2 микроводоросли находились в экспоненциальной фазе роста на протяжении первых 5-и суток, при этом μm составила 0,63 сут-1. Линейный рост хлореллы наблюдался в течение последующих 4-5-ти суток. Максимальная продуктивность (Рm) для двух вариантов эксперимента составила 0,582 и 2,54 г АСВ/сут, соответственно. Затем началась фаза замедления роста микроводорослей.

Теоретически возможное максимальное значение биомассы рассчитывали с учетом коэффициентов выноса элементов питания клетками хлореллы. По обобщенным литературным данным на 1 кг сухой биомассы поглощаются примерно следующие количества основных элементов (г): N – 75-90, Р – 12-18, К – 11-16 и т.д. Так как в стандартной питательной среде Тамия и сточных водах лимитирующим рост микроводорослей элементом питания был азот, теоретически возможное максимальное значение биомассы для всех вариантов эксперимента рассчитывали с учетом коэффициента выноса именно этого элемента питания.

Анализируя рассчитанные характеристики роста Ch. vulgaris, следует отметить явное преимущество по всем параметрам ВКП над питательной средой Тамия: продуктивность культиватора №2 выше, чем в контроле в 5 раз, удельная скорость роста выше в 2 раза, максимальная плотность культуры или урожай - в 2,85 раза.

Заключение. Проведенные экспериментальные исследования показали, что использование ассимиляционных свойств Chlorella vulgaris позволяет утилизировать отходы птицефабрик, которые накапливаются и наносят ущерб экосистеме, и, таким образом, осуществлять мелиорацию водной среды.

Таким образом, при использовании микроводорослей (в частности Chlorella vulgaris) представляется возможным и экономически выгодным использовать в качества ростового субстрата сточные воды птицефабрик и куриный помет. Подобный подход позволяет решить экологическую проблему утилизации сточных вод птицефабрик, снизить концентрации нитратов, фосфатов и других загрязняющих веществ до ПДК для их безопасного сброса в водоемы, и служит основой для создания в сельскохозяйственном производстве безотходных экологически чистых технологий, что свидетельствует о безусловной перспективности использования водных фототрофов.


ЛИТЕРАТУРА


  1. Андреева, Р.А., Скирдов, И.В. Экспериментальная оценка возможности при­менения хлореллы для очистки сточных вод заводов по производству кормо­вых дрожжей на парафинах нефти // Развитие методов механической и био­логической очистки сточных вод. - М.: НИИ ВОДГЕО, 1982. - С. 34-39.

  2. Вассер, С.П. Водоросли: справочник / С.П. Вассер, Н.В. Кондратьева, Н.П. Масюк и др.; под ред. С.П. Вассер. - К.: Наук. Думка, 1989. - 608 с.

  3. Догадина, Т.В. Альгофлора водоёмов очистных сооружений и её роль в очист­ке стоков : дис. ... канд. биол. наук. - Харьков, 1969. - 326 с.

  4. Методы гидрохимических исследований основных биогенных элементов. -М.: ВНИРО, 1988.-25 с.

  5. Саут, Р., Уиттик, А. Основы альгологии. - М.: Мир, 1990. - 295 с.

  6. Тренкеншу, Р. П., Лелеков, А. С. Простейшие модели роста микроводорослей. Потребность микроводорослей в элементах минерального питания // Эколо­гия моря. -2005. -№ 70. -С. 53-61.

  7. Kaya, V. М., de la Noue J. P. G. A comparative study of four systems for tertiary wastewater treatment by Scenedesmus bicellularis- New technology for immobilization // Journal of Applied Phycology. - 1995. - Vol. 7. - P. 85-95.

УДК 631.153


Эффективность возделывания различных культур в севооборотах горной зоны РСО-Алания
Д.М. Мамиев, А.А. Шалыгина

ГНУ «Северо-Кавказский научно-исследовательский институт горного и предгорного сельского хозяйства» РАСХН, с. Михайловское, РСО-Алания


Для систем земледелия нового поколения севообороты разрабатываются с учетом агрономически целесообразного размещения культур по предшественникам, сроков возврата на поле в процессе ротации, адаптивности культур к конкретным почвенно-климатическим условиям, а также биологической и техногенной возможности получения наибольшего агрономического и хозяйственного эффекта .

Исследования проводились в горной зоне на опорном пункте СКНИИГиПСХ «Даргавс», расположенном на северо-восточной экспозиции с крутизной склона 5-7 на высоте 1450 м н.у.м., на основе научных принципов и подходов, изложенных в методических руководствах: «Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий» (М.: РАСХН, 2005, под ред. академиков РАСХН А.Л. Иванова и В.И. Кирюшина) и «Оптимизации севооборотов и структуры использования пашни» (Москва, 2004, под ред. Г.Н. Черкасова, А.С. Акименко и др.).

Разработанные схемы почвозащитных севооборотов (травопольного и зернопропашного) оказывали неодинаковое влияние на структуру почвы, водопрочность, объемную массу, биологическую активность почвы, показатели смыва и стока, а также продуктивность возделываемых культур.

Наибольшее содержание агрономически ценных агрегатов (10-0,25 мм) было характерно для травопольного севооборота под многолетними травами 1 и 2 года жизни (73,1-74,7 %), а коэффициент структурности изменялся в диапазоне 2,7-2,9, а под озимой рожью соответственно: 72,1 и 2,6.

Под пропашными культурами отмечалось сильное разрушение почвенных агрегатов за счет проведения интенсивных механических обработок почвы при слабом проективном ее покрытии. Так, содержание агрономически ценных агрегатов под картофелем составило всего 66,8 %, коэффициент структурности – 2,0.

Под культурами зернопропашного севооборота агрономически ценных агрегатов в почве содержалось меньше, чем в травопольном (62,8-71,5 %), а лучшие показатели коэффициента структурности были отмечены под культурами сплошного сева: озимой рожью – 2,5, яровым ячменем – 2,3, тогда как под кукурузой – 1,7, картофелем – 1,8.

Горно-луговые почвы обладают удовлетворительным структурным состоянием. В них содержится от 45,2-49,6 % водопрочных агрегатов. В зернопропашном севообороте показатели водопрочности почвы были ниже, чем в травопольном. Объемная масса почвы под всеми культурами травопольного и зернопропашного севооборотов находилась в пределах оптимальных значений (1,15-1,20 г/см3).

Выявлено, что общая пористость почвы под изучаемыми культурами в большинстве случаев была неудовлетворительной. В посевах многолетних трав на общую пористость приходилось в начале вегетации 40-47 % от общего объема почвы. К концу вегетации она составила 37-39 %, причем сокращались как капиллярные, так и некапиллярные поры, что объясняется особенностью горно-луговых почв уплотняться, достигая естественного сложения, и кальматацией пор под действием эрозии.

Изучаемые культуры двух севооборотов обладали различным почвозащитным действием. Наиболее высоким оно было у многолетних трав первого и второго года пользования – 0,91 и 0,90, в посадках картофеля оно составило 0,26, овса на зерно – 0,66, а в целом севообороты характеризовались хорошим почвозащитным действием 0,71-0,74.

Накопление растительных остатков в почве по изучаемым культурам обоих севооборотов располагалось в следующей последовательности: наибольшее их количество отмечено под многолетними травами – 2,15-2,83 т/га, далее следуют озимая рожь – 1,50 т/га, овес – 0,96 т/га, кукуруза – 1,15 т/га, картофель – 0,49 т/га. Исследования показали, что увеличивая поступление органического вещества в почву (сидераты, солома, пожнивные остатки основных и промежуточных посевов), можно повысить общую численность полезной микрофлоры в 1,5-2,5 раза. При увеличении численности микроорганизмов и их активности одновременно повышалась и потенциальная активность ферментативного комплекса.

На горно-луговых почвах биологическая активность почвы была в 1,5-2,0 раза ниже, чем в предгорьях, из-за невысоких температур почвы в ночное время и короткого вегетационного периода. Наибольшая убыль льняной ткани под культурами травопольного севооборота к концу вегетации была характерна для следующих культур: многолетние травы – 28,4-33,0 %, озимая рожь – 26,2 %, овес – 25,7 %, картофель – 24,2 %, а в зернопропашном севообороте для однолетних трав – 25,3 %, озимой ржи – 24,3 %, а под пропашными культурами варьировала в пределах 22,9-23,7 %.

Установлено, что увеличение времени проективного покрытия растениями почвы усиливало ее противоэрозионную устойчивость. По сравнению с яровыми зерновыми она под озимыми культурами повышалась почти вдвое. Картофель, не достигая максимальных значений продуктивной площади листьев (4-5 м22), недостаточно защищал почву от эрозии. Наибольший поверхностный сток отмечен на контрольном варианте (чистый пар), когда выпадающие осадки, попадая на поверхность почвы, стекали, унося с собой питательные элементы. Многолетние травы обеспечивали снижение поверхностного стока на 59,8 %. Наименьшее количество стока формировалось в посевах озимой ржи. Естественная растительность снижала сток осадков по сравнению с чистым паром на 86 %.

Поверхностный сток, образуемый в посевах культур севооборотов, выносит значительное количество питательных веществ, снижая продуктивность культур. Вынесенных элементов питания с контроля (чистый пар) хватило бы на создание 4 ц озимой ржи, 5 ц овса и 17 ц картофеля. Наибольший смыв почвы отмечен на чистом пару, наименьший – на естественной горно-луговой растительности. Величина почвенного смыва под картофелем составила почти 3000 кг/га. Количество смываемой почвы уменьшалось в течение вегетации по мере роста и развития растений.

Наибольшее количество энергии было накоплено надземной фитомассой многолетних трав с энергетической эффективностью 11,50. Самые низкие коэффициенты (ЭЭ) отмечены у картофеля (9,58) и овса (9,29).



Таким образом, разработаны схемы почвозащитных севооборотов в горных условиях РСО-Алания для снижения деградационных процессов и сохранения биоразнообразия в агроценозе.
ЛИТЕРАТУРА
1.Адиньяев Э.Д. Земледелие горных и склоновых земель. - Владикавказ: Изд.-во ФГОУ ВПО «Горский агроуниверситет, 2010. – 672 с.

2.Адиньяев Э.Д., Абаев А.А., Айларов А.Е. и др. Схемы севооборотов в типичных хозяйствах РСО - Алания, обеспечивающие расширенное воспроизводство почвенного плодородия и повышение продуктивности с.-х. культур. – Владикавказ, 2008. – 50с.

3. Адиньяев Э.Д., Абаев А.А., Мисик Н.А. и др. Схемы почвозащитных севооборотов в в горных условиях РСО- Алания.– Владикавказ, 2010. – 27с.

4.Методическое руководство. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий. Под редакцией А.Л. Иванова и В.И. Кирюшина. ФГНУ «Росинформагротех». Москва, 2005,-784с.

5.Черкасов Г.Н., Акименко А.С. и др. Методика оптимизации севооборотов и структуры использования пашни. Москва, 2004.- 76с.

6.Шорин П.М., Чибирова А.Х. Горные и склоновые земли Северного Кавказа нуждаются в защите // Вестник МАНЭБ, 1998, №10.-С.41–44.


УДК 502.521 (477.81)
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ торфяно-болотных почв под сенокосами и пастбищами Ровенской области (УКРАИНА)
О.И. ПОРТУХАЙ, аспирант

Ровенский государственный гуманитарный университет

г. Ровно, Украина
Наиболее критическими природными агроэкосистемами, которые осуществляют значительный вклад в дозу облучения населения как в первый период, так и на протяжении длительного времени после Чернобыльской катастрофы, выступают сенокосы и пастбища. Их критичность обусловлено способностью аккумулировать в дернине радионуклиды, которые становятся доступными для растений и мигрируют в трофической цепи: почва – растение – животное (продукция животноводства) – человек [1].

Начальным звеном миграции 137Cs в природной среде и агроэкосистемах является почва, от агро- и физико-химических свойств которой зависит поступление цезия в растения и следующие звенья трофической цепи. Высокими коэффициентами перехода 137Cs из почвы в растения обладают торфяно-болотные почвы, поэтому контроль за их экологическим состоянием остается актуальным и в отдаленный после Чернобыльской катастрофы период. В связи с тем, что основным продуктом питания, который приводит к дозе внутреннего облучения, выступает молоко, большее внимание нужно уделять оценке состояния почв под сенокосами и пастбищами.

Цель нашего исследования заключается в оценке состояния торфяно-болотных почв под сенокосами и пастбищами Ровенской области. Объектом исследования выступают торфяно-болотные почвы, предметом – средневзвешенные показатели содержания 137Cs в почвах и реакция почвенного раствора.

Материалы и методы исследования. В работе использованы аналитические методы обработки результатов агрохимической паспортизации полей и земельных участков, которая проводились в 2010 г. Ровенским областным государственным проектно-технологическим центром охраны плодородия почв и качества продукции «Облгосплодородие» и результатов мониторинга удельных активностей 137Cs в пробах молока измеряемых в рамках Программы мониторинга паспортизации 2011 г [3; 5].

Результаты исследования. Наиболее радиационно загрязненным районом на территории Ровенской области есть Рокитновский район [4]. В результате анализа данных агрохимической паспортизации полей и земельных участков было установлено, что на обследованной площади сельскохозяйственных угодий Рокитновского района (15102,0 га) средневзвешенные (СЗ) показатели содержания 137Cs не превышали предельно допустимые концентрации (ПДК = 37,0 кБк/м2) только на 7004,2 га (46,4% обследованной площади), на остальной площади (53,6%) содержание 137Cs в почвах находилось в пределах 37,0-222,0 кБк/м2.

Легкодоступные формы 137Cs в почвах обусловливают их миграцию в трофической цепи почва – растение – животное (продукция животноводства – молоко) – человек. По данным общедозиметрической паспортизации превышение предельно допустимых уровней ПДУ-2006 [2] удельной активности молока встречается на территории Березовского (216,9 Бк/л), Вежицького (271,25 Бк/л), Старосельского (404,4 Бк/л), Томашгородского (126,35 Бк/л) сельских советов, где преобладающими в землепользование являются торфяно-болотные почвы. Преобладанием торфяно-болотных почв характеризуются также Блаживский, Каменский, Биловизький сельские советы, но на их территории лишь в некоторых пробах встречается незначительное превышение содержания 137Cs в молоке, что, по нашему мнению, связано именно с уровнем их загрязнения цезием, содержанием его легкодоступных форм и агрохимическими свойствами почв. Конечно, здесь нельзя исключать такие факторы как: гидрологический режим, ботанический состав травостоя и антропогенный фактор, включающий в себя проведение мероприятий, направленных на блокирование активности радионуклидов и выпас скота на менее загрязненных территориях.



Средневзвешенные показатели содержания 137Cs в торфяно-болотных почвах на территории данных сельских советов приведены в таблице.
Таблица. Содержания 137Cs в торфяно-болотных почвах

под сенокосами и пастбищами Рокитновского района


Сельский совет

Содержание 137Cs, кБк/м2

рН(КСl)

Содержание 137Cs кБк/м2

рН(КСl)

СЗ

Макс.

СЗ

Макс.

Сенокосы

Пастбища

Березовский

36,72

58,09

3,1

-

-

-

Вежицький

91,27

125,06

4,1

54,76

77,70

4,3

Старосельский

42,62

176,12

3,2

132,40

160,58

3,3

Томашгородский

65,54

116,55

3,6

86,27

197,21

4,8

Блаживский

36,27

48,47

4,3

48,16

81,77

4,3

Каменский

39,91

82,51

4,9

-

-

-

Биловизький

43,45

53,65

4,1

-

-

-

Из приведенных данных следует, что торфяно-болотные почвы на территории Рокитновского района характеризуются высокими показателями содержания 137Cs, которые в несколько раз превышают ПДК (37,0 кБк/м2). Реакция почвенного раствора этих почв изменяется в пределах от очень сильнокислых к среднекислых.

Уровень загрязнения и реакция почвенного раствора стали основными факторами влияния на процессы миграции 137Cs в трофической цепи. Так, превышение ПДУ-2006 удельной активности молока наблюдается, в первую очередь, в тех сельских советах, которые характеризуются высокими показателями содержания 137Cs в почвах и очень сильнокислой реакцией среды, что является причиной большей биодоступности 137Cs.


Каталог: jspui -> bitstream -> 123456789
123456789 -> Учебное пособие для студентов высших учебных заведений, 4-5 курсов факультетов «Бизнес-управление»
123456789 -> Учебно-методическое пособие по дисциплине «корпоративное управление» Рассмотрено на заседании кафедры
123456789 -> Методические рекомендации для слушателей, обучающихся по специальности
123456789 -> Практикум по переводу с немецкого языка аспект «общественно-политический перевод»
123456789 -> Практикум по переводу с немецкого языка аспект «общественно-политический перевод»
123456789 -> Введение в глобалистику
123456789 -> Методические рекомендации для студентов заочной формы обучения, обучающихся по направлению подготовки
1   ...   14   15   16   17   18   19   20   21   ...   35

  • Результаты и обсуждения.
  • Кинетические характеристики роста культуры Chlorella vulgaris
  • Эффективность возделывания различных культур в севооборотах горной зоны РСО-Алания
  • ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ торфяно-болотных почв под сенокосами и пастбищами Ровенской области (УКРАИНА)
  • Материалы и методы исследования.
  • Результаты исследования.
  • Содержания 137Cs в торфяно-болотных почвах под сенокосами и пастбищами Рокитновского района