ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ТРАНСФОРМАЦИИ АЗОТА НА ПОЛИГОНАХ ОТХОДОВ ПТИЦЕВОДСТВА

УДК 631.416.1:504.53
ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ТРАНСФОРМАЦИИ АЗОТА
НА ПОЛИГОНАХ ОТХОДОВ ПТИЦЕВОДСТВА
Prevention of nitrogen transformation at poultry landfills
М. С. Андрюшечкина, студент Уральского государственного аграрного университета
(Екатеринбург, ул. Карла Либкнехта, 42)
Рецензент: Г. В. Зуева, кандидат биологических наук; доцент
Аннотация
В статье представлены данные исследования о влиянии отходов полигона птицефабрики на почву
и водоем (на примере ОАО племенного птицеводческого завода «Свердловский»). Химический, биологический и альгологический методы исследования позволили выявить причину загрязнения почвы
и эвтрофикации водоема. Развитие микроорганизмов Nitrosomonas, Nitrobacter, интенсифицирующих
процессы нитрификации и денитрификации, ведет к потере азота в почве. Ингибирование этих процессов связано с жизнедеятельностью данных микроорганизмов, предотвращение развития которых
задержит трансформацию азота. Для ингибирования процессов трансформации азота предлагается
использовать кобальтовый ксантогенантный кек (отход цветной металлургии) и растения, избирательно концентрирующие азот и фосфор (крапиву двудомную, крапиву жгучую, донник лекарственный и белый (нитрофилы), марь белую (фосфорофил)).
Ключевые слова: нитриты, нитраты, ингибиторы, нитрификация, денитрификация.
Summary
The article presents the study of the influence of poultry farms landfill on soil and pond (on the example
of breeding poultry plant «Sverdlovsk»). Used research methods (chemical, biological, algological) revealed
the cause of soil pollution and eutrophication. Development of microorganisms Nitrosomonas and Nitrobacter, intensifying processes of nitrification and denitrification, leads to a loss of nitrogen in the soil. Inhibition
of these processes is due to the activity of these microorganisms, preventing the development of which will
delay the transformation of nitrogen. For inhibiting the processes of transformation of nitrogenthe author
suggests using cobalt xanthate cake (non-ferrous metallurgy waste) and plants, selectively concentrating nitrogen and phosphorus.
Keywords: nitrites, nitrates, inhibitors, Nitrosomonas, Nitrobacter, nitrification, denitrification.
Большая востребованность продукции птицеводства обусловила разработку программы
комплексного развития птицеводства на Урале. Реализация программы позволит решить
продовольственную проблему в Свердловской области [5].
Программа по развитию этой отрасли не предусматривает мер по охране окружающей
среды от отходов производства. Эта тенденция просматривается и по всей России. Известно,
что продукты распада отходов птицеводства, попадая в поверхностные воды, вызывают эвтрофикацию [13, 14, 18]. На продуктивность и воспроизводительную способность сельскохозяйственных животных, на эффективность адаптации к условиям среды влияют многие факторы, в том числе загрязнение водоисточников, используемых для поения животных [7, 8.].
Методология водоохранной политики предлагает различные способы экобиозащиты поверхностных водоисточников в зоне стоков сельскохозяйственных предприятий [1, 2, 9].
Цель работы – разработать комплекс мероприятий, предотвращающих негативное воздействие компонентов помета на водную экосистему, для сохранения экологического состояния
водоема, находящегося вблизи полигона отходов птицеводства.
По основным экономическим показателям ОАО племенной птицеводческий завод
«Свердловский» – лучшая птицефабрика в России. Он занимает второе место в России по
объему производства и продажи яиц (846 млн шт. в 2010 г.). Продуктивность несушек – почти 345 яиц на среднюю несушку в год – соответствует лучшим мировым показателям.
Использованные нами методы исследования почв и воды (химический и биологический [15,
16, 19]) позволили определить экологическое состояние почвенного слоя полигона отходов
птицефабрики ОАО племенной птицеводческий завод «Свердловский» и близлежащего водоема. Полигон занимает возвышенное положение с уклоном на восток и север, южная его часть
находится выше остальных и круто опускается на юг под углом (20–25°). В 100 метрах южнее
полигона под крутым спуском находится водоем, огибающий его с юго-восточной стороны.
Водная экосистема, в течение многих лет подвергавшаяся воздействию через грунтовые
стоки от полигона, имеет характер «мертвого» водоема. Об этом свидетельствуют химические, биологические и органолептические показатели воды. Для оценки экологического состояния почвы на территории полигона и водоема был использован альгологический анализ.
Водоросли благодаря стенотопности многих видов, их высокой чувствительности к условиям
окружающей среды служат индикаторами состояния экосистемы [4].
Альгологическое изучение образцов почв с полигона не выявило присутствие водорослей,
в том числе сине-зеленых, что свидетельствует о высокой степени загрязнения почв азотистыми соединениями [4].
Обилие биогенов, поступающих с полигона отходов птицефабрики в водоем, обусловило
интенсивное развитие зеленой водоросли Chlamydomonas. Виды рода Chlamydomonas: Ch.
variabilis Dang., Ch. incerta Pasch., Ch. euchlorum Ehr., Ch. depauperata Pasch., Ch. mundane
Gerloff. – являются индикаторами полисапробности воды [17].
При микроскопировании проб исследуемой воды были выявлены апланоспоры хламидомонады, которые сохраняются под защитой материнской оболочки и не выходят в окружающую среду, что, вероятно, способствует выживанию и приспособлению в условиях загрязнения [4].
Массовое развитие водорослей и их отмирание усиливают потребление кислорода на процессы разложения, о чем свидетельствует высокая степень окисляемости в изучаемой водной
экосистеме. Планктонных форм фауны в водной экосистеме при микроскопировании не обнаружено.
Под влиянием фермента уреазы мочевина разлагается до аммиака. Из азотных соединений
в помете в основном присутствуют мочевина и аммиак. В процессах нитрификации под влиянием ферментов нитрит- и нитратредуктазы нитритные формы азота переходят в нитраты,
которые легко вымываются, попадая в водоем. В процессе денитрификации нитриты и нитраты переходят в газообразные формы [11].
Основными средствами, замедляющими процессы, приводящие к потере азота (нитрификации и денитрификации), являются ингибиторы нитрификации – химические препараты,
избирательно подавляющие жизнедеятельность нитрифицирующих микроорганизмов, осуществляющих окисление аммония до нитритов и нитратов. За счет ингибирования процесса
нитрификации может быть ограничен переход аммиачных соединений в нитриты и нитраты,
а также трансформация азота в газообразные формы [11].
Анализ экологического состояния почв и эвтрофированного водоема вблизи полигона выявил, что загрязнение водоема является следствием стока вод с пометохранилища [18]. Для
предотвращения вымывания компонентов помета, в основном азота и фосфора, мы предлагаем использовать ингибиторы нитрификации.
При выборе ингибитора учитывали следующие свойства: скорость воздействия, персистенцию ингибиторов в почвенной среде, длительность воздействия, структуру (агрегатное
состояние), количество ингибитора, требуемое для эффекта, способ применения [11].
В результате комплексного анализа характеристик 9 ингибиторов (нитрапирина, дициандиамида, аминометилпиримидина, терозола, сероуглерода, анилидов, цианидов, кобальтового ксантогенатного кека, хинолинов) нами был выбран для предотвращения трансформации соединения азота в процессах нитрификации и денитрификации кобальтовый ксантогенатный кек. Данный ингибитор нитрификации, который был предложен отечественными
учеными и апробирован в вегетационных и полевых опытах, действует в течение 1,5 месяцев, сокращая численность нитрификаторов в 5 раз, денитрификаторов – в 10 раз. Главное
его преимущество в том, что он является отходом цветной металлургии и потому дешев [12].
В рекомендациях по использованию ингибиторов нитрификации в сельском хозяйстве
указаны осенние и весенние сроки внесения ингибитора [10]. В наших условиях рациональным будет внести кобальтовый ксантогенатный кек осенью, распыляя его по территории полигона. Осеннее внесение ингибитора обеспечит раннее весеннее торможение процессов
нитрификации и денитрификации в результате подавления жизнедеятельности Nitrosomonas
и Nitrobacter. Полуторамесячной консервации соединений азота в почве будет достаточно
для развития рекомендуемых нами видов растений.
Использование ингибитора нитрификации и денитрификации – кобальтового ксантогенантного кека – позволит предотвратить трансформацию соединений азота в газообразные
и водорастворимые формы в вышеупомянутых процессах. Посев предлагаемых видов растений будет способствовать извлечению высоких доз почвенного азота и фосфора и обеспечит
условия для освоения почвенного слоя другими растениями. Биомасса произрастающих на
бывшем полигоне растений может использована как витаминный и богатый питательными
элементами корм [3], что повысит качество животноводческой продукции [6].
Выводы и предложения
Для уменьшения воздействия отходов птицеводства на водную экосистему нами был разработан комплекс мероприятий с использованием ингибиторов процесса нитрификации
и посева однолетних и многолетних растений, избирательно концентрирующих основные
биогены (азот и фосфор). В осенний период следует провести разбрасывание ингибитора
(норма от 23 кг/га) одновременно с семенами предлагаемых растений: лопуха паутинистого,
крапивы жгучей, крапивы двудомной, донника лекарственного и белого (нитрофилы), мари
белой (фосфорофил). Предотвращение поступления высоких доз азота и фосфора в водоем
вблизи полигона отходов птицеводстводства приостановит процесс его загрязнения, а также
эвтрофикации. Водная экосистема, расходуя органику, восстановит экологическое равновесие.
Библиографический список
1. Асонов А. М., Ильясов О. Р., Неверова О. П., Шаравьев П. В. Методология водоохранной политики и предпосылки для создания замкнутых систем водоснабжения в животноводческой и птицеводческой отраслях // Аграрный вестник Урала. 2012. № 11. С. 67–69.
2. Бабушкина Л. Г., Коваленко Л. А., Неверова О. П., Судаков В. Г. Биологическая активность компонентов агробиогеоценозов как показатель адаптации экосистем к антропогенному загрязнению. Екатеринбург : УГЛТУ, 2008. 292 с.
3. Вульф Е. В., Малеева О. Г. Мировые ресурсы полезных растений. Ленинград : Наука,
1969. 562 с.
4. Воропаева О. Г. Экологическая альгология. Ярославль : Ярославский университет,
1988. 56 с.
5. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Свердловской
области в 2012 году» // Областная газета. 2013. 5 окт. [Электронный ресурс]. Режим доступа :
http://www.oblgazeta.ru/media/newspaperpdf/pages/2013-10-05_og_454-455_6.pdf.
6. Донник И. М. Повышение качества продукции животноводства на территориях промышленного загрязнения // Аграрный вестник Урала. 2003. № 2. С. 39–46.
7. Донник И. М., Мымрин В. С., Лоретц О. Г., Лиходеевская О. Е., Барашкин М. И. Влияние инбридинга на молочную продуктивность, качество молока и воспроизводительную способность коров // Аграрный вестник Урала. 2013. № 5. С. 15–19.
8. Донник И. М., Шкуратова И. А., Бурлакова Л. В., Мымрин В. С., Портнов В. С., Исаева А. Г., Лоретц О. Г., Барашкин М. И., Кошелев С. Н., Абилева Г. У. Адаптация импортного
скота в Уральском регионе // Аграрный вестник Урала. 2012. № 1. С. 24–26.
9. Ильясов О. Р., Неверова О. П., Печура Е. В. Перспективы использования методов экобиозащиты открытых водоисточников от воздействия сточных вод птицеводческих комплексов // Аграрный вестник Урала. 2012. № 4. С. 47–49.
10. Методические указания по проведению вегетационных и полевых опытов с ингибитором нитрификации «N-serve», М. : ЦИНАО, ГСХА, 1978. 22 с.
11. Муравин Э. А. Ингибиторы нитрификации. М. : Агропромиздат, 1989. 247 с.
12. Рекомендации по производственному испытанию ингибитора нитрификации, кобальтового ксантогенатного кека. Ташкент : МСХУЗ ССР, 1983 [Электронный ресурс]. Режим
доступа
:
http://patentdb.su/6-876761-sposob-pirometallurgicheskojj-pererabotki-cinkovykhkekov.html.
13. Неверова О. П. Экологический мониторинг в зоне деятельности животноводческих
предприятий : автореф. … канд. биол. наук. Екатеринбург : УрГСХА, 2003. 24 с.
14. Неверова О. П., Зуева Г. В., Шаравьев П. В., Стяжкина А. А. Процессы самоочищения
водных экосистем, подвергающихся воздействию отходов птицеводства // Аграрный вестник
Урала. 2013. № 6. С. 68–70.
15. Неверова О. П., Шаравьев П. В., Зуева Г. В. Использование гидробионтов для определения функционального состояния водных экосистем в зоне деятельности животноводческих
объектов // Аграрный вестник Урала. 2013. № 11. С. 63–66.
16. Судаков В. Г., Коваленко Л. А., Неверова О. П., Тошова Е. Ю., Кадочников М. Ю. Способ оценки состояния водоисточника в зоне стоков сельскохозяйственного предприятия :
пат. 2256176 C1. 10.07.2005.
17. Унифицированные методы исследования качества вод. Ч. 3. Методы биологического
анализа вод. Индикаторы сапробности, 1977. 371 с.
18. Шаравьев П. В., Неверова О. П., Зуева Г. В., Романова А. С. Экологические основы
птицеводства // Аграрный вестник Урала. 2013. № 7. С. 47–49.
19. Шаравьев П. В., Неверова О. П., Ильясов О. Р., Шкуратова И. А. Биоиндикация состояния водных экосистем в зоне птицефабрик // Аграрный вестник Урала. 2013. № 4. С. 67–69.