АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ОСАДКОВ ГОРОДСКИХ СТОЧНЫХ ВОД В КАЧЕСТВЕ УДОБРЕНИЯ Касатиков, Виктор Александрович

Введение к работе

Актуальность проблемы. Одним из результатов антропогенной деятельности человека в урбанизированном мире является накопление городских отходов, в том числе осадков городских сточных вод (ОСВ). Ежегодные объемы их производства превышают 5 млн. т по сухому веществу. Использование осадков в сельском хозяйстве — один из альтернативных способов их утилизации. Органическое вещество, высокое содержание фосфора, наличие удобрительных микроэлементов делает этот вид городских отходов потенциально ценным удобрением.

При условии применения всего объема ОСВ, производимых на городских станциях аэрации, сельское хозяйство может дополнительно получить около 100 тыс. т азота, 130— 160 тыс, т фосфора и 15—20 тыс. т калия. Однако бесконтрольное использование ОСВ может повысить экологическую нагрузку на агроэкоснстему за счет введения в нее ряда тяжелых металлов —Ag, Cd, Сг³⁺, Cii, Hg, Ni, Pb, Sr, Zn. Отсутствие объективной а гроэ кол о ги чес кой оценки ОСВ, мониторинга за производством и применением осадков затрудняет решение одной из важнейших в настоящее время экологических проблем — утилизации городских отходов.

Основная цель исследований—теоретическое обоснование агрохимических, экологических и технологических аспектов применения ОСВ в качестве удобрения, определение нх места в системе химизации сельского хозяйства. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: определить классификационные различия между осадками городских сточных вод и оценить нх влияние на агрохимические свойства почвы; выявить удобрительную ценность технологически различных видов ОСВ и определить нх влияние на агрохимические и агрономические показатели роста растений в зависимости от периодичности внесения осадков и вида культур звена севооборота; изучить характер изменения мнкроэлементного состава почвы и растений под действием ОСВ и минеральных удобрений: разработать экологи-

І ЦЕНТРАЛЬНАЯ | (

*-7Ч :.М1 ЕУБЛИОТЕКА ., .-...„. ;-. :.". Г. 'ЯДОУКИ ;'. ,\. і,:...ip.ooea

чески оптимальные системы удобрений на основе стандартизированных ОСВ; разработать экономические, технологические и организационные принципы решения проблемы утилизации ОСВ в качестве удобрения.

Научная новизна работы. В диссертации впервые в СССР дано комплексное агробиологическое обоснование одного из альтернативных способов утилизации осадков городских сточных вод — применение в качестве удобрения. Получены оригинальные экспериментальные данные и дано теоретическое обоснование агрохимическим и экологическим положениям рационального использования осадков, систем мониторинга при их производстве и применении. Создана научная платформа и разработаны подходы для углубления экологических исследований на стыке почвоведения, агрохимии и биогеохимии при изучении эффективности и последствий применения органических удобрений на основе бытовых и про* мышленных отходов.

Защищаемые положения. 1. На дерново-подзолнетых почвах легкого механического состава осадки городских сточных под в отличие от торфяного (подстилочного) навоза являются; а) азотнофосфорным удобрением; б) имеют длительное последействие. 2. Агрономическая эффективность, дозы, сроки и способы внесения осадка, соотношение органических и минеральных компонентов в системе удобрений определяются не только видом звеньев севооборотов, периодом их ротации, но также технологией производства ОСВ, их физико-химическими свойствами и мнкроэлементпым составом. 3. Экологически оправданной системой удобрений на основе стандартизированных ОСВ является органоминеральная — ОСВ 15— 30 т/га в сочетании с озотно-калннным удобрением и внесением осадков раз в 3—5 лет в зависимости от вида и количества культур в севообороте, элементного состава почвы и осадков сточных вод. 4. В формировании биогеохимических аномалий активную роль играют не только ОСВ как конкретный вид городских отходов, но и органомнперальные системы на их основе при пониженном влиянии минеральных удобрений. 5. Стоимостная оценка и экономическая эффективность применения осадков городских сточных вод определяются народнохозяйственной значимостью их утилизации.

Практическое значение исследований и реализация их результатов. В результате комплексной -научной проработки проблемы найдены экологически обоснованные пути применения систем удобрении на основе ОСВ для Нечерноземной зоны СССР. Определены конкретные научно-производственные рекомендации по применению этих видов удобрений в системе станция аэранни — агропромышленный комплекс. Обоснован способ определении предельно-допустимой дозы 2

ОСВ расчетным путем по валовому содержанию и подвижным формам тяжелых металлов. Разработаны проекты стандарта СЭВ на осадок городских сточных оод и ГОСТа на компост нз твердых бытовых отходов, формы паспортов на них, а также форма проектио-с.метлой документации на использование данных видов отходов при агрохимическом окультуривании полей.

Разработана система экологического мониторинга с участием проектпо-изыскательскнх станций химизации за использованием осадков сточных вод н других видов городских отходов в качестве органического или оргапомннеральиого удобрения. Определены основные технологические схемы производства и применения органических и оргаиомнперальиых удобренні! на основе ОСВ с обоснованием системы машин н механизмов.

Материалы диссертации использованы при разработке рекомендаций по применению осадков городских сточных под, компостов из твердых бытовых отходов и торфа:

1. «Рекомендации по комплексному использованию торфа в сельском хозяйстве». М., Россельхознздат, 1978, 16 с.

2. «Применение термически высушенных осадков городских сточных вод в качестве оргаиомшіерального удобрення (рекомендации)*. М,, Россельхознздат, 1982, 15 с.

3. «Рекомендации по применению осадков городских сточных вод с иловых площадок п качестве удобрения». Владимир, 1984, 22 с.

4. «Рекомендации по применению компостов нз бытовых отходов в сельском хозяйстве». Владимир, 1984, 22 с.

5. «Применение обработанных химическими реагентами осадкон городских сточных вод в качестве удобрения». Владимир, 1986, 32 с.

6. «Методические рекомендации по применению городских отходов в системе комплексного агрохимического окультуривания полей». Владимир, 1987, 20 с.

«Рекомендации по комплексному использованию торфа п сельском хозяйстве» и «Рекомендации по применению термически высушенных осадков городских сточных вод» рассмотрены и утверждены на НТС МСХ РСФСР, а «Рекомендации но применению компостов нз бытовых отходов в сельском хозяйстве»— НТС МСХ СССР. Остальные рекомендации утверждены ВПНО «Союзсельхозхнмни».

Внедрение перечисленных рекомендации осуществляется в различных регионах страны. Непосредственно под руководством автора внедрение осуществлено во Владимирской, Горь-ковской, Московской и Ивановской областях.

Апробация работы. Основные положения диссертации были представлены и доложены па Всесоюзных и региональных

совещаниях участников Географической сети опытов с удобрениями (1975, 1976, 1981, 1982, 1984 гг.), научных конференциях ТСХЛ (март 1980 г., декабрь 1980 г.), Всесоюзном совещании по органическим удобрениям (1981 г.), научно-технических советах МСХ РСФСР и СССР (1981, 1983 гг.), Всесоюзном координационном научно-техническом совещании «Использование осадков городских сточных вод и твердых бытовых отходов'в сельском хозяйстве» (Владимир, 1983 г.), Всесоюзной научно-технической конференции «Химизация сельскохозяйственного производства» (Кишинев, 1983 г.), Всесоюзных и региональных совещаниях, посвященных обработке осадков городских сточных под и их использованию в сельском хозяйстве (1982, 1983, 1984, 198G гг.); IV научной конференции почвоведов, агрохимиков и земледелец Волго-Вятского экономического района (1987 г.); региональных научных совещаниях по «Гигиенической оценке продуктов питания, полученных при использовании сточных вод и активного ила в сельском хозяйстве» (Ростов-на-Дону, 1984, 1987 гг.); Всесоюзной конференции «Проблема гумуса и ресурсы органических удобрений», Владимир, 198? г., межобластном се- ^; мннаре «Гигиенические аспекты утилизации и обезвреживания осадков сточных вод и других промышленных отходов», Куйбышев, 1987, 1988 гг.; тематических семинарах ВДНХ «Увеличение производства и повышение эффективности использования органических удобрений», 1985, 1986, 1989 гг.

Основные результаты исследований опубликованы в 54 научных работах, в т. ч. 6 рекомендациях.

Структура и объем диссертации. Диссертации состоит из введения, восьми глав, заключения и общих выводов, рекомендаций производству, списка цитируемой литературы и приложений, выделенных в отдельный том. Основной материал изложен на 317 стр. машинописного текста, содержит 74 таблицы, иллюстрирован 20 рисунками. Список литературы включает 556 наименований, из которых 270 иностранных авторов. Приложение па 132 стр.