Осадки сточных вод и тяжелые металлы

Проблема утилизации осадков бытовых и производственных сточных вод настоятельно требует к себе большего внимания.
Поиски способов утилизации осадка сточных вод и путей его рационального использования становятся важнейшей проблемой современных городов. В настоящее время на полях фильтрации Московских станций аэрации скопилось свыше 20 млн. тонн OCB (80% влажности), а ежегодный прирост составляет 1 млн. тонн. Основным направлением в утилизации осадков должно быть использование его в качестве местного удобрения. Однако на удобрение применяют не больше 4-6% общего количества осадков.
Недостаточно изучен вопрос об использовании OCB в сельском хозяйстве и особенно вопрос о накоплении в почве и растениях токсических веществ при внесении ОСВ.
Применяют OCB в сельском хозяйстве после обеззараживания и придания лучших санитарных форм.
В зависимости от обработки используют следующие виды:
- свежие сырые осадки, состоящие главным образом из частиц органического происхождения и выпадающие в первичных отстойниках;
- активный ил, задерживаемый во вторичных отстойниках после биофильтров, аэрофильтров и аэротенков;
- сброженный осадок, получаемый после брожения в метантенках, двухъярусных отстойниках и перегнивателях.
Классификационное деление осадков городских сточных вод представлено на рис. 1.

В соответствии с данной классификацией основными типами OCB в России являются термофильно-сброженный, мезофильно-сброженный и аэробностабилизированный (преобладающий).
Каждый тип OCB делится на два основных вида - безреагентный и реагентый.
Физические свойства OCB меняются от содержания в них влаги, термически высушенные осадки должны иметь влажность не более 40%.
Элементный состав сухого вещества OCB колеблется в широких пределах. Так в сырых осадках содержится (в % от сухой массы): углерода 35.4-87,8, водорода 4,5-8,7; серы 0,2-2,7; азота 1.8-8,0; кислорода 7,6-35,4; в активном иле соответственно 44.0-75.8; 5,8-8,2; 0,9-2,7; 3,3-9,8, 12,5-43,2.
Осадки сточных вод содержат значительное количество основных элементов питания растений - азота, фосфора, калия, кальция. Наряду с органическим веществом и микроэлементами они определяют удобрительную ценность различных видов осадков. По этим показателям ОСВ, обработанные соответствующим образом, часто не уступают традиционным органическим удобрениям.
Содержание общего азота в различных видах осадков варьирует от 0,6 до 7,3% от сухого вещества. Наибольшее его количество (1,4-7,3%) отмечено в активном иле. В сыром осадке содержание азота составляет 1,5-4,2%, в сброженном - 0,9-5,2%, в термически высушенных осадках - 1,6-6,5%.
Содержание валового фосфора в OCB в зависимости от вида и места их происхождения колеблется от 0,3 до 8.0%. от сухого вещества.
Наиболее богат фосфором активный ил - 0.6-8,0% P2O5 от сухого вещества. В свежем осадке в среднем содержится 0.6-5.2%. в сброженном - 0,9-6,6 % P2O5.
Калия OCB содержит в среднем 0,2-0,6% от сухого вещества (в активном иле - 0,3-0,8%, в свежих осадках - 0,3-0,4%, в сброженных - 0,2-0,5%).
Содержание кальция в OCB - 2,4-3% от сухого вещества, магния - 0,1-1,7%.
При использовании OCB в качестве удобрения в почве увеличивается содержание органического вещества, азота, фосфора, калия, кальция, магния, железа. Как правило, снижается кислотность почвы. Под действием осадка увеличивается влагоемкость и оструктуренность почв, что особенно ценно для почв легкого механического состава, пылеватых и песчаных, снижается эрозия и улучшаются тепловые и водно-воздушные характеристики почвы. Повышается активность и численность микроорганизмов.
Использование OCB в качестве удобрения может довольно существенно повышать урожайность с.-х. культур: картофеля на 50-100 ц/га и более (22-66%), озимых пшеницы и ржи на 6-144 ц/га (14-46%). кукурузы и подсолнечника на силос - на 73-113 ц/га (13-39%).
Эффективность OCB во многом зависит от плодородия почвы. в частности, от обеспеченности ее калием. На почвах с низким содержанием калия прибавки урожая от осадков бывают минимальными, а иногда они совсем не оказывают никакого влияния на урожайность удобряемых культур.
Увеличение доз осадка в подавляющем большинстве случаев оказывалось малоэффективным мероприятием, а иногда приводило даже к заметному снижению урожайности удобряемых культур, очевидно, вследствие угнетающего действия содержащихся в осадках вредных для растений компонентов.
По окупаемости прибавками урожая питательных веществ, вносимых в почву в составе удобрений (сумма N, Р2О5 и K2O), осадки сточных вод часто уступали навозу иногда в два и более раза. Объясняется это, очевидно, несбалансированностью применительно к потребностям растений, содержащихся в осадке питательных веществ(острый недостаток калия, и, в большинстве случаев, избыток фосфора по отношению к азоту) и действием токсических соединений TM и различных органических веществ. Ориентировочно можно считать, что окупаемость 1 кг питательных веществ осадков сточных вод не превышает 60-75% от окупаемости 1 кг питательных веществ, содержащихся в навозе и равна 3,0-3,5 к. е.
Применение OCB в качестве удобрения с.-х. культур сопровождается внесением в почву различных загрязнителей: органических соединений и особенно солей тяжелых металлов.
На основании зарубежных данных, TM по степени их подвижности в почвах, удобряемых ОСВ. можно сгруппировать следующим образом: наиболее подвижные - Ni. Cd, Zn, наименее - Pb, Hg, Cr, промежуточное положение занимает медь.
Изучение изменений, происходящих в почве при использовании OCB в условиях Швеции показало, что содержание солей TM в почве возрастало пропорционально дозе внесения OCB и высокому содержанию TM. За 5 лет содержание Hg, Zn, Cr, Se. в почве увеличилось более чем на 100% Ni и Pb - более чем на 50%.
На Украине при внесении 1000 м3/га OCB на глубину до 20 см содержание Pb увеличилось в 1,5 раза, Zn - в 30 раз. Незначительное увеличение отмечено для Cu, Ni, Mn, Cr.
Способы обработки OCB (изменение влажности, разложение осадка и др.) влияют на подвижность TM в нем. Например, при использовании термически высушенного осадка (станция аэрации г. Орехово-Зуево), содержащего значительные количества TM, обработка его с добавлением извести переводила TM в формы, недоступные растениям (ячмень, овес, кукуруза, многолетние травы). По мере высыхания и разложения осадка повышается в нем доля водорастворимой меди (а известно, что медь в OCB находится в основном в составе комплексных соединений). что учитывая низкую сорбцию ее почвой, может делать OCB источником загрязнения растений и грунтовых вод.
Однако наиболее опасным загрязнителем с.-х. культур (вследствие его накопления) является кадмий - по заключению Европейского регионального отделения ВОЗ, 70-80% кадмия в анаэробно сброженном ОСВ, как показали зарубежные данные находится в неорганической фракции, остальная часть - в составе органических соединений (фульвокислоты и др.)
Из неорганических соединений чаще встречается кадмий, осажденный соединениями Al. Ca. Fe. а также карбонаты и сульфаты кадмия.
Другие металлы, а также органические загрязнители при использовании OCB в дозах, не превышающих требования культур по азоту, не представляют серьезной опасности для здоровья человека. Однако в случае использования высоких доз OCB возможно появление риска для здоровья человека.
В таблице 34 дана геохимическая характеристика OCB городов Новосибирска, Москвы и Щелково. Основным в развитии предлагаемого способа утилизации является снижение содержания в составе безреагентного осадка элементов гальванического ряда - кадмия, олова, хрома, цинка, меди и никеля, а также переходе на производство реагентных осадков.

Содержание TM в OCB может сильно колебаться как в пределах одного пункта производства осадков, так и близлежащих районов, что подтверждается данными таблицы 35.

Содержание кадмия в OCB г Москвы колеблется от 8 до 175 мг. хрома от 278 до 4700 мг, никеля от 56 до 880 мг на 1 кг сухой массы, что выше ПДК, принятых в Австрии, странах ЕЭС и ряде других развитых капиталистических странах (Бельгия, Канада, Норвегия,Дания, Финляндия, Франция, ФРГ, Нидерланды Швейцария. Швеция) - табл. 35.
Как следует из таблицы 35, возможность широкого использования OCB в качестве удобрения почв Московской области ограничивается высоким содержанием TM в них. При определении доз внесения осадков на почвах данной области лимитирующим фактором в первую очередь является содержание в них цинка, затем кадмия и хрома.
Нами изучалось влияние осадков городских сточных вод (в основном безреагентных осадков) на валовое содержание микроэлементов в почве, ее агрохимические свойства, микроэлементный состав растений при органической системе удобрений на основе ОСВ, а также органоминеральной системах.
Недостаточное количество исследований по вопросу накопления в системе почва - растение TM из ОСВ, проведение их в основном в условиях вегетационных опытов, не позволяет конкретизировать способы использования OCB при минимальном нарушении элементного состава почвы и особенно растений. Их изменение рассматривалось нами по двум основным общепринятым в геохимии показателям - Kc и Zc. Первый из них характеризует изменение содержания одного элемента в опыте относительно фонового уровня, а второй суммирует это изменение для всего спектра элементов данного образца почвы или растения.
В ходе исследований выяснилось, что внесение осадков независимо от технологии их производства повышает уровень Kc. Определяющим фактором здесь наряду со свойствами почвы и физиологическими особенностями растений является также содержание элементов в осадке.
Так, реагентный осадок способствует накоплению в слоях почвы 0-20 и 20-40 см элементов токсичной группы - Pb, Zn, Zr. Cr и Ni. микроэлементной группы - Co, Mo, В, Mn, а также элементов с пониженной токсичностью - V, Ti, Y, La, Ag и Sb.

При повторном внесении данных осадков с периодом в 5 лет не получено заметного изменения элементного состава почвы по сравнению с разовым внесением, с одной стороны обусловленное их использованием с момента первого внесения TBO почвенным биоценозом, а также растениями, а с другой - миграционными процессами.
Влияние безреагентных осадков на валовое содержание элементов в почве рассматривалось в зерновом и зернопропашном севооборотах, а также в опытах с внесением осадка ежегодно в дозах 15-120 т/га в звене озимая пшеница - ячмень -овес + клевер - клевер. Как и от действия реагентного осадка при внесении безреагентного осадка под рожь происходит накопление в слое почвы 0-20 см В, Pb, Sn, Cu. Ag, Zn, Zr, Cr, Ni. Характер изменения их уровня близок к данным по действию реагентного осадка. При этом за счет более высокого содержания Cr, Zn, Zr и Ni в безреагентном осадке в сравнении с реагентным возрастает и относительный прирост их в почве, максимальный при дозах осадка 30-60 т/га. Исследования, проведенные в звеньях севооборота озимая пшеница - ячмень и картофель - ячмень, показали, что под действием безреагентного осадка в слое 0-20 см повышается содержание Sr, Mn, Cr, Ni, Co. Cu, Ag, Zn, Pb, Sn, Mo и В (табл. 37). При этом наиболее токсичными из них для растений, исходя из содержания в ОСВ, являются Cr, Ni, Zn, Pb, Cu Из них в наибольшей степени увеличивается в почве уровень Cr, Cu, а в наименьшей - Ni. Кроме того, возрастает содержание Co, Mn, В. На основании полученных данных по слою почвы 0-20 см получен следующий ряд Kc: Ag > Cr > Zn > Cu > Sn > Ni > Mo > В > Sr > Mn > Co.

Установлено, что независимо от вида выращиваемых культур и доз осадков характер накопления металлов в почве остается постоянным. При этом определенное изменение элементного состава почвы происходит в слое 20-40 см. В частности, повышается содержание Cr, Sr, Ni, Cu, Zn и Pb.
В целом ряд Kc элементов в слое 20-40 см имеет следующий вид:

Сравнивая полученные по слоям 0-20 и 20-40 см ряды, следует отметить отсутствие существенных различий в порядке размещения элементов. При этом, однако, для Cr, Ni, Cu, Pb и ряда других элементов выявлены достаточно высокие значения Kc в слое 20-40 см. что в целом соответствует результатам, полученным для реагентного осадка. По последействию осадков в зерновом звене сохраняется положительное их влияние на содержание ряда элементов, которое получено не только на варианте 2-4 с внесением OCB 15-60 т/га, но и при их совместном применении с минеральными удобрениями. Здесь, очевидно, на последействие OCB накладывается действие минеральных удобрений, в первую очередь фосфорных, содержащих (мг/кг): Cu - 25. Cr - 12, Sr - 402, Ni - 14, Mn - 1050, Pb - 11, Co - 8, В - 115.
Обращает на себя внимание рост содержания Ni в почве при органоминеральной системе по сравнению с органической (табл. 38). Внесение одних минеральных удобрений приводит к увеличению в почве Ni, Cu и Zn, Kc которых равны соответственно 1,25, 1,33 и 1,22. Таким образом, для рассматриваемой группы элементов наибольшие значения Kc получены при органической и органоминеральной системах удобрений. Близкая зависимость выявлена по группе микроэлементов - Mo, Co.

По итогам анализа получены следующие ряды Kc для органической (1) и органоминеральной (2) систем удобрений:
1) Zn > Ag > Cu > Cr > Ni > Mo > Co > Pb;
2) Cu > Ni > Cr > Mo > Zn > Ag > Sn.
Таким образом, для органоминеральной системы характерным является заметное увеличение Kc Ni и Mo при относительном снижении уровня Cr в почве по сравнению с вариантами органической системы. Сравнение ряда 1 с рядом, полученным при анализе действия OCB на озимую пшеницу (табл. 37), свидетельствует об отсутствии заметных различий в размещении элементов. Характер их накопления в слое 20-40 см наряду с чисто механическими причинами, связанными с обработкой почвы на глубину > 20 см, обусловлен также и миграционными процессами в слое 0-40 см.
Рассчитанные значения показателя суммарного загрязнения по действию и последействию безреагентного осадка свидетельствуют о невысоком влиянии осадка на элементный состав почвы при дозе 15 т/га. Максимальный уровень Zc получен при 60 т/га OCB (табл. 37). Обращает на себя внимание достаточно высокая его величина на вариантах с минеральной и органоминеральной системами по действию безреагентного осадка (TOCB) По своему влиянию на уровень почвенного загрязнения комплексом элементов, входящих в состав TOCB (табл. 38), рассматриваемые системы удобрений располагаются в следующий убывающий ряд: органоминеральная > минеральная > органическая (ТОСВ 15 т/га).
В целом же, независимо от вида культуры и слоя почвы, характер накопления элементов в ней подчиняется общей закономерности: преобладание Ag, Ni, Cu, Zn, Cr, Sn, содержащихся в осадках в избыточном количестве при низком фоновом значении элементов в почве. Действие минеральных удобрений также сказывается на элементном составе почвы.
Данная зависимость прослеживается не только в звене озимая пшеница - ячмень, но и картофель - ячмень. Для обоих звеньев по последействию безреагентных осадков снижается уровень суммарного загрязнения почвы по показателю Zc, что обусловлено, очевидно, выносом части элементов культурами, а также их миграцией в нижележащие слои почвы.
Естественен вопрос о длительности и интенсивности действия осадков на валовое содержание элементов в почве. В связи с этим было рассмотрено его изменение на втором году последействия OCB на овес в звене картофель - ячмень - овес.
В почве на вариантах с осадком на третий год после внесения сохраняется повышенный уровень Ag, Cr, Cu, Mo, Ni, Pb и Zn, соразмерный с дозами осадка. Содержание элементов на вариантах с органоминеральной системой превышает в основном уровень фонового варианта. Наиболее наглядное представление об этом дают величины Zc.
Таким образом, безреагентный осадок, как источник тяжелых металлов, оказывает достаточно длительное влияние на валовое содержание в почве, сопоставимое при дозе осадка 15 т/га с действием минеральных удобрений.
Отсутствие исследований по влиянию периодичности внесения осадков сточных вод на элементный состав почвы не позволяет подойти к обоснованию экологически оптимальных систем применения удобрений в севооборотах, отличающихся как набором культур, так и периодами их ротации. В связи с этим осадки сточных вод применялись повторно под озимую пшеницу в зернопропашном севообороте картофель-ячмень-овес-клевер-озимая пшеница-ячмень-овес. Повторное внесение осадков способствует значительному накоплению в почве Ag, В, Cr, Cu. Ni и Zn Их Kc на вариантах с органической системой равны соответственно 3-7,2; 1,14-1,71; 1,4-1,8; 1,6-2,6; 1,3-2,0; 1.25-2,5 (табл. 39). Уровень накопления Ag, Cr, Cu и Zn превышает их величины в условиях разового внесения осадка. В целом же для органической (1) и органоминеральной (2) систем при повторном внесении осадков получены следующие ряды Kc:
1) Ag > Zn ? Cu > Cr ? Ni > Sn > В > Co ? Zr ? Pb,
2) Ag > Cu > В > Zn > Cr > Mo > Sn > Zr > Pb
Совместное применение осадков и минеральных удобрений не способствует перераспределению элементов в ряду Kc, что связано с определяющим влиянием на элементный состав почвы осадков сточных вод при увеличении Kc Ag, В, Cr, Cu, Mo, Sn и Zn на вариантах с органоминеральной системой по сравнению с фоном. Причем этот рост превышает значения, полученные в первом звене севооборота - картофель - ячмень -овес за счет накопления в почве элементов, вносимых с минеральными удобрениями. Надо отметить также значительную роль Ag в элементном загрязнении почвы. Доказательством этому является показатель Zc. Основную долю в его величинах по вариантам составляет Kc Ag. Подтверждением этому является Zc, рассчитанные по основным токсичным элементам Cr, Cu, Ni, Pb. Zn.

При применении органоминеральной системы уровень Zc соразмерен с действием осадка в дозе 30 т/га. Однако, исходя из более высокого урожая на вариантах с органоминеральной системой и учитывая получающийся при этом эффект "разбавления'' TM в растении, использование органоминеральных систем на основе OCB 15 т/га более предпочтительно даже при повторном внесении осадков.
Итак, из наших проведенных опытов можно заключить следующее:
- применение осадков городских сточных вод на удобрение способствует изменению элементного состава почвы и растений независимо от вида осадка, способа его внесения в почву и характера возделываемых культур.
Валовое содержание элементов в почве определяется дозой осадка и его элементным составом.
Осадки сточных вод способствуют накоплению в слоях почвы 0-20 и 20-40 см элементов повышенной токсичности - Cd, Pb. Zn. Cr. Ni, Cu: микроэлементов - Co, Mo, В, Mn, а также элементов с пониженной токсичностью - Ag, Sn, Fe и др.
Элементный состав почвы изменяется не только при органической системе удобрений на основе ОСВ, но также органоминеральной и минеральной. Наибольшие величины Kc элементов по рассмотренным видам осадков получены от органической и органоминеральной систем удобрений. По влиянию на валовое содержание элементов системы удобрений располагаются в ряд: органоминеральная система > органическая (ОСВ 15 т/га) система > минеральная система.
Под действием OCB в наибольшей степени изменяется содержание подвижных форм Cd, Cu, Zn, Ni, Cr, Pb, Ag, Mn. При дозах осадка < 30 т/га максимальный уровень подвижных форм элементов получен от безреагетного осадка, а минимальный - реагентного. Известкование по 1-2 г.к. сказывается на подвижности TM при дозах осадка 15-30 т/га. С увеличением дозы подвижность TM в слое 0-20 см возрастает и не зависит от уровня известкования почвы При применении реагентного осадка и известкования снижается подвижность TM, в первую очередь в слое почвы 20-40 см.
Степень миграции подвижных форм TM наряду с уровнем известкования почвы определяется концентрацией осадка в слое внесения при обратной зависимости от уровня гумусированности почвы.
Наибольшее влияние на формирование полиэлементной аномалии в генеративной (зерновой) части растений оказывают Cd, Ni, Zn частично Pb, а в вегетативной (солома, сено клевера) - Cd, Mo, Zn и частично Cu. С повышением дозы осадка уровень Kc элементов в зерне возрастает в большей степени, чем в соломе. Что касается использования OCB под сельскохозяйственные культуры, то, как следует из обзора подготовленного коллективом авторов "Анализ существующего положения, оценка региональных особенностей и прогноз с.-х. использования осадков Московских станций аэрации в хозяйствах Московской области" (1989 г.) и других работ, установлена целесообразность применения OCB в первую очередь под зерновые культуры, с урожаем которых выносится минимальное количество токсических элементов.
Обследование 10 приречных районов Московской области показало, что основными токсичными элементами, ограничивающими дозы внесения ОСВ, являются Zn, Cd, Ni.
Исходя из принципов расчета, заложенного в методике ВНИПТИОУ, в этих районах при существующих ПДК на содержание элементов в почвах и неизменном содержании Zn в OCB можно одновременно внести суммарную дозу OCB 40-48 т/га (80% влажности) или разбить эту дозу по годам на любой период.
В США. на иловом суглинке в течение 4-х лет вносили под зерновые культуры осадки г. Туксон и г. Чикаго - одинаковые по содержанию N, Р, К, но различающиеся по количеству TM (табл. 40). Результаты опытов выявили более высокую эффективность OCB г Туксон: прибавка зерна по сравнению с использованием осадка г. Чикаго составила свыше 7 ц/га. Удобрительная ценность обоих осадков, вносимых в дозах 20 т/га ежегодно, была примерно одинакова и сравнима с действием полного минерального удобрения. Содержание азотистых веществ в зерне, однако было выше при применении ОСВ. Количество TM в зерне с участием удобренных -ОСВ, в т. ч. и загрязненного TM осадка г. Чикаго (за исключением Cd) было примерно таким же, как и при внесении минеральных удобрений или на неудобренном контроле. Внесение же раз в 4 года высоких доз осадков - 100 т/га сильно снижало урожай и повышало содержание Cd в зерне.

В работах американских ученых установлено, что для сведения к минимуму накопления Cd в надземной части растений пшеницы OCB следует вносить на глубину 18-20 см.
Опыты с кукурузой, проведенные во Франции, показали, что OCB является таким же ценным источником элементов минерального питания, как навоз и минеральные удобрения. Некоторое снижение урожайности отмечено лишь при ежегодном внесении 10 т/га осадка с высоким количеством Cd (2450 мг/кг) и никеля (5000 мг/кг). Содержание TM в зерне с участков, удобренных осадком сточных вод (даже с высокой концентрацией TM), не превышало эти количества в зерне при внесении NPK и навоза (табл. 41).

Аналогичные результаты были получены на агрономической ферме в США. Для удобрения кукурузы на пылевато-иловатом суглинке использовали OCB 3-х городов (I-III), отличающиеся по химическому составу (мг/кг).

В данных опытах зерно кукурузы, возделываемой на участках с внесением OCB “умеренно” загрязненном кадмием и сильно Ni и Zn, по химическому составу не отличалось от зерна. выращенного с минеральными удобрениями. Осадок III, в котором концентрация Cd превышала 1200 мг/кг сухого вещества, существенно увеличивал содержание Cd в зерне кукурузы лишь при внесении высокой дозы - 112 т/га. В содержании протеина, Zn, Cu, Mn существенной разницы не было (табл. 42).

Использование OCB под пропашные изучалось немецкими и норвежскими учеными. Так в опытах с картофелем осадок существенно повлиял на содержание макро- и микроэлементов и TM в клубнях: количество Cr, Cd, Cu, Ni, Zn под действием осадка существенно повышалось, а Al и Na - снижалось. Поглощение Cd картофелем не было прямо пропорционально уровню Cd в почве (табл. 43).

Сроки и способы внесения OCB влияют на поступление TM в растения Сотрудники Киевского института общей и коммунальной гигиены при выращивании картофеля доказали, что при осеннем внесении OCB переход TM в растения был менее значительным.
По данным специалистов Ботанического университета под свеклу не должны вносить осадки, содержащие в 1 кг сухой массы более 30 мг Cd. 1200 мг Cu, 200 мг Ni, 1200 мг Pb, 1200 мг Cr и 25 мг Hg. К примеру, если со 100 м3 осадка на гектар вносят 5 т сухой массы, то разовая доза Zn должна составить 15 кг/га Однако ежегодно эту дозу вносить не рекомендуется.
Для многих овощных культур характерна высокая чувствительность к токсическим веществам, в том числе к TM. содержащимся в OCB. При этом в старых тканях обычно обнаруживается больше TM, чем в молодых, в листьях больше, чем в репродуктивных тканях. Особую опасность представляет Cd.
Как отмечают американские ученые, Cd накапливается именно в съедобных частях растений, что создает угрозу здоровью людей и животных. Повышенные количества кадмия накапливаются в овощах лишь в том случае, если в почве содержится свыше 5 мг/кг Cd.
Во многих зарубежных странах OCB применяют под многолетние травостои. При этом, на торфяных почвах ФРГ одновременно с ростом урожайности трав происходило и существенное повышение содержания TM в сене. В среднем за годы опытов содержание Cu в травостое, удобренном ОСВ, было на 53-81. Zn - на 108-155, Ni - на 50, Cd - на 81-131 и Cr - на 20-33% выше, чем при применении на пастбищах минеральных удобрений.
Результаты вегетационных опытов Калифорнийского университета показали, что при увеличении концентрации кадмия в почве от 15 до 145 мкг/г урожай трав снижался в среднем на 25% По степени уменьшения устойчивости к Cd, определяемой размером урожая, травы были распределены следующим образом: суданская трава - люцерна - клевер - овсяница.
В опытах, где изучали влияние различных разбавлений ОСВ песчаной почвой, установлено, что оптимальным соотношением почвы и осадка для получения высокого урожая, с неудовлетворительным качеством сена, было 30% песчаной почвы и 70% ОСВ. В опыте использовали OCB с высоким содержанием мышьяка (45,9 мг/кг), ртути (27,5) и цинка (2391 мг/кг). Результаты анализов приведены в табл. 44.

Для удобрения многолетних травостоев Шотландии систематически используют ОСВ. Была разработана технология внесения необработанного OCB на пастбище, предусматривающая систематический контроль почв и растений за содержанием TM и наличием болезнетворных организмов. Средняя норма осадка (по сухому веществу) не должна превышать 2 т/га в год (за 5 -не более 10 т/га) при содержании бора - не более 2 мг/кг почвы OCB не рекомендуется вносить в почву с рН< 5,5.
При расчете доз OCB под с.-х. культуры в разных странах учитывается загрязненность почв тяжелыми металлами, ПДК их, расчетные параметры (например, цинковый эквивалент) и др.
В ФРГ дозу внесения OCB определяют на основании предварительной оценки уровня TM в почвах и сопоставления полученной величины с ПДК химических элементов в почвах.
Установлена предельная норма внесения OCB - 5 т сухих веществ 1 раз в 3 года. Рассчитано, что даже при максимальной концентрации TM в OCB ПДК их в почве будет достигнута только после внесения 70 доз, т. е. через 210 лет.
Законодательством ФРГ установлено, что в течение 3-х лет с OCB в почву не должно вноситься более следующего количества TM (кг/га): Cd-0,1, Pb-6, Cu-6, Ni-1, Hg-0,125, Zn-15.
По концентрации TM предлагается OCB подразделять на 5 категорий. В ОСВ, относящихся к 1-й и 5-й категориям, содержание TM возрастает таким образом (мг/кг) сухого вещества): Pb. Cr и Cu с 300 до 1500; Cd - с 5 до 25; Ni - с 50 до 250, Hg - с 6 до 30; Zn - с 750 до 3750. Осадки, отнесенные к 5-й категории, использовать в качестве удобрения запрещается, отнесенные к другим категориям - вносить с зеленым удобрением или с соломой.
В Англии для установления дозы внесения OCB применяют расчетный параметр - цинковый эквивалент. При этом исходят из того, что токсичность 3-х опасных металлов (Ni, Cu, Zn) учитывается в соотношении 8:2:1 к величине цинкового эквивалента рассчитывается по формуле: Zn - эквивалент = 8 CNi + 2CCu + CZn, где CNi, CCu, CZn - концентрации Ni, Cu и Zn в мг/кг сухого вещества. ПДК этих трех элементов по Zn - эквиваленту составляет 250 мг/кг. Помимо этого используется оценочная шкапа, приведенная в таблице 45.

В США запрещено применять OCB под с.-х. культуры, если содержание Cd в нем составляет более 1 % от содержания Zn. Поскольку в США приняты ПДК Cd в OCB 50 мг/кг сухого вещества. то осадок с содержанием его 10 мг/кг может быть применен в дозе 22 т/акр, с 25 мг/кг - 8,8 т/акр, с 50 мг/кг - 4,4 т/акр.
В США была проведена тщательная работа по определению доз Cd. которые можно вносить в почву с OCB под с.-х. культуры без вредных последствий для здоровья людей. Также учитывался норматив ежедневного безопасного потребления Cd человеком, способность различных культур накапливать токсикант из почвы при различном pH, доля той или иной культуры в пищевом рационе. Если принять за допустимый уровень поглощения 100 мкг Cd в день, то при внесении с OCB под все продовольственные культуры не более 1,7 кг Cd на кислой и не более 5 кг на 1 га на нейтральной почве потребление Cd не превысит этой величины. Если же на нейтральной почве OCB будут использоваться только под зерновые культуры, то внесение Cd можно увеличивать до 17 кг/га, не опасаясь за здоровье человека.

---