Применение штаммов бактерий для компостирования городских отходов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Экология

Опубликовано в Молодой учёный №21 (125) ноябрь-1 2016 г.

Дата публикации: 04.11.2016

Статья просмотрена: 38 раз

Библиографическое описание:

Абдурашитова Э. Р. Применение штаммов бактерий для компостирования городских отходов // Молодой ученый. — 2016. — №21. — С. 251-254. — URL https://moluch.ru/archive/125/34860/ (дата обращения: 15.10.2018).



Экологически безопасным и экономически эффективным способом утилизации отходов городского хозяйства органического происхождения является компостирование. Для ускорения процесса трансформации субстратов (шламы автомоек и опалые листья) использовали штаммы бактерий ТМ-6, ММ-17, ММ-18 обладающие, свойством нейтрализации токсического действия тяжелых металлов (ТМ) и нефтепродуктов. После четырехмесячного компостирования получены субстраты различного компонентного состава, которые оценивались методом фитоиндикации. В результате проведенных исследований выявленно, что при фитоиндикации субстрат листья с шламами в пропорции 1:1 обработанный штаммом ММ-18 оказывает положительное влияние на рост и развитие растений. Установлено, что концентрация хрома для шламов в 6,9 раз больше ПДК, в остальных компоста ниже ПДК. При определении суммарного количества нефтепродуктов обнаружен максимальный уровень их деструкции штаммом ММ-17–25,9 %. Положительное влияние штаммов бактерий на детоксикацию городских отходов показывает, что для получения полноценного компоста необходимо более длительное время трансформации субстратов.

Ключевые слова: шламы автомоек, штаммы бактерии, компостирование, фитоиндикация, тяжелые металлы, нефтепродукты

Введение. Одной из проблем расширения и развития современных городов является загрязнение окружающейсреды промышленными и коммунальными отходами. В Крыму: из 28 официально зарегистрированных полигонов и свалок функционируют только 9, у остальных срок эксплуатации уже закончился [1]. Вслед за городами стремительно растут городские автопарки и соответственно увеличивается численность автомоек [2]. Так, шламы автомоек содержат нефтепродукты (дизельное топливо, бензин, автомобильное моторное масло), тяжелые металлы (ТМ), поверхностно-активные вещества и другие токсичные соединения [3, 4].

Важную функцию экологической защиты города выполняют древесные насаждения. Опавшие листья являются главными аккумуляторами техногенных тяжелых металлов, а также содержат большое количество трудно разлагаемых органических соединений [5].

Экологически безопасным и экономически выгодным способом утилизации отходов человеческой деятельности, в том числе и осадков сточных вод, является компостирование. Микроорганизмы участвуют в трансформации токсикантов, в запасе и переходе питательных веществ в доступную для растений форму, в гумусообразовании — что составляет основу почвенного плодородия [6]. Так, утилизация городских отходов, в частности шламов автомоек в черте города Симферополя, мало изучена, исследования в этой области принадлежат к числу наиболее актуальных проблем современного города.

Целью данной работы являлось получение высокопродуктивного компоста. Основная задача состояла в подборе оптимального соотношения субстратов и поиск эффективных штаммов для бактеризации компоста.

Материалы иметоды. В работе для бактеризации компоста были использованы ранее выделены нами эффективные штаммы микроорганизмов: ТМ-6, ММ-17, ММ-18, устойчивые к действию тяжелых металлов и нефтепродуктов [7]. Компостировали шламы автомоек с опалыми листьями рекреационных зон г. Симферополя. Для определения фитотоксичности компостируемой массы в процессе их трансформации использовали тест-растение: газонную траву Райграс английский Lolium perenne (L.), которую высевали в компост через 4 месяца от начало компостирования шламов. Для этих исследований нами использован метод почвенных пластинок по Н. А. Красильникову [8]. Фитотоксичность рассчитывается по формуле: Ф(%) = (длина ростка на контроле — длина на экспериментальном участке)×100 / длина ростка на контроле. Оценка фитотоксичности проведена по четырем группам: 1. менее 20 — фитотоксичность не проявляется; 2. 20–40 — слабая фитотоксичность; 3. 40–60 — средняя фитотоксичность; 4. более 60 — сильная фитотоксичность [9]. Определения концентрации тяжелых металлов (Cu, Pb, Cr и Hg) и нефтепродуктов в компосте анализировали атомно-абсорбционным спектрофотометром.

Результаты иобсуждения.Установлено, что подавление количества проростков в образцах превышало 25 % относительно контроля, в то же время токсичность субстратов не влияла на высоту проростков(табл. 1). Минимальное ингибирование длины корней наблюдалось в варианте при обработке штаммом ТМ-6 листья (Л) + шламы (Ш) 1:1 и составило 6,0 %. Установлен средний показатель токсичности шламов, так подавление количества проростков составило 41,4 %, подавление высоты проростков — 54,6 %, подавление длины корней — 44,0 %. Результаты наших исследований показали, что после четырех месяцев компостирования субстрат не теряет своей токсичности в большинстве вариантов опыта. Однако, при инокуляции штаммами ММ-18 в равных пропорциях: Л + Ш (1:1) выявлено положительное влияние на все параметры развития растения.

Таблица 1

Фитотоксичность компоста по интенсивности развития газонной травы Loliumperenne (L.)

Вариант опыта

Количество проростков, шт.

Фитотоксичность по количеству проростков,%

Длина корней, мм

Фитотоксичность по длине корней,%

Высота проростков, мм

Фитотоксичность по высоте проростков, %

Контроль (увлажненная фильтровальная бумага)

21,0

-

33,6

-

27,1

-

Л+Ш (1:1)

14,7

30,0

39,9

-18,8

38,5

-42,1

Л+Ш (1:2)

14,5

31,0

28,7

14,6

27,7

-2,2

Л+Ш(1:1) +ТМ-6

13,7

34,8

31,6

6,0

28,0

-3,3

Л+Ш(1:2)+ТМ-6

19,0

9,5

24,0

28,6

30,3

-11,8

Л+Ш(1:1)+ММ-17

17,0

19,0

27,0

19,6

30,9

-14,0

Л+Ш(1:2)+ММ-17

14,0

33,3

22,9

31,8

28,1

-3,7

Л+Ш(1:1)+ММ-18

19,5

7,1

27,6

17,9

27,6

-1,8

Л+Ш(1:2)+ММ-18

16,5

21,4

25,6

23,8

29,4

-8,5

Шламы

12,3

41,4

18,8

44,0

12,3

54,6

НСР05

2,6

1,68

1,96

Примечания: Л — листья, Ш — шламы.

По результатам спектрального анализа определено содержание в компостируемых смесях ТМ (табл. 2). В каждом из вариантов ТМ не превышали предельно допустимую концентрацию ионов меди (<0,2) и ртути (<0,005). Концентрация хрома в шламах в 6,9 раз выше ПДК почв, а в остальных вариантах — в пределах допустимой концентрации.

Таблица 2

Содержание тяжелых металлов (Pb, Cr) вкомпосте, мг/кг

Вариант опыта

Металлы

Pb(мг/кг)

Cr(мг/кг)

Л+Ш(1:1)

< 5,0

< 2,0

Л+Ш(2:1)

< 5,0

< 2,0

Л+Ш(1:1) +ТМ-6

< 5,0

< 2,0

Л+Ш(2:1) +ТМ-6

< 5,0

< 2,0

Л+Ш(1:1) +ММ-17

< 5,0

4,5

Л+Ш(2:1) +ММ-17

< 5,0

2,1

Л+Ш(1:1) +ММ-18

< 5,0

< 2,0

Л+Ш(2:1) +ММ-18

< 5,0

< 2,0

Шламы

< 5,0

41,6

ПДК в почве

6,0

6,0

Примечания: Л — листья;Ш — шламы.

Также проводили анализы по определению количественного содержания в субстратах нефтепродуктов. В процессе детоксикации субстратов выявлено, что максимальный уровень деструкции после 4 месяцев компостирования для нефтепродуктов составлял 25,9 % в варианте опыта с использованием компоста, компоненты которого взяты в соотношениях 1:2(листья: шламы) с обработкой штаммом ММ-17 (рис.1). Ориентировочно допустимая концентрация (ОДК) нефтепродуктов в почвах России — 3г/кг почвы.

Рис. 1. Содержание нефтепродуктов в компостируемых субстратах

Примечания: Л — листья;Ш — шламы.

В субстратах также определяли содержание анионные поверхностно-активные вещества, однако после четырехмесячного компостирования существенных изменений не выявлено.

Выводы. Таким образом, в результате проведенных исследований выявленно, что при фитоиндикации субстрат Л+Ш(1:1) обработанный штаммом ММ-18 оказывает положительное влияние на рост и развитие растений. Установлено, что концентрация хрома для шламов в 6,9 раз больше ПДК, в остальных компоста ниже ПДК. При определении количественного состава нефтепродуктов обнаружен максимальный уровень их деструкции штаммом ММ-17–25,9 %. Положительное влияние штаммов бактерий на детоксикацию городских отходов показывает, что для получения полноценного компоста для применения его в садово-парковом хозяйстве, необходимо более длительное время трансформации субстратов.

Литература:

  1. Перова, Д. В. Информационно-аналитический доклад «Крым: территория зеленой экономики» / Д. В. Перова, А. В. Перов, И. В. Юшков // М.: Фонд «Национальной энергетической безопасности» (ФНЭБ) — 2015.- 66с.
  2. Якубова, Э. Р. Экологическое обследование автомоекг. Симферополя / Э. Р. Якубова // Строительство и техногеннаябезопасность — Симферополь. — 2010. — № 32 — С. 157–162.
  3. Букатенко, Н. А. Результаты токсикологической оценки отработанных моющих растворов / Н. А. Букатенко, Л. А. Васьковец // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. — 2012. — № 6 (59) том 5. — С. 47–49.
  4. Абдурашитова, Э. Р. Качественный и количественный состав тяжелых металлов в шламах автомоек г.Симферополя /Э. Р. Абдурашитова, Л. А. Чайковская // Біосфера XXI століття. — Севастополь — 2011. — С. 5–6.
  5. Ларионов, М. В. Содержание тяжелых металлов в листьях городских древесных насаждений /М. В. Ларионов // Вестник КрасГАУ. — 2012. — № 10 Экология — С. 71–75.
  6. Calleja-Cervantes M. E., Menéndez S., Fernández-González A. J. et al. Changes in soil nutrient content and bacterial community after 12years of organic amendment application to a vineyard // European Journal of Soil Science. — July 2015. — Vol. 66, Issue 4. — p. 802–812.
  7. Абдурашитова, Э. Р. Селекция новых штаммов микроорганизмов, устойчивых к тяжелым металлам, нефтепродуктам и поверхностно-активным веществам / Э. Р. Абдурашитова, С. Ф. Абдурашитов // Приволжский научный вестник. — 2015. — № 6–1 (46). — С. 24–27.
  8. Методы изучения почвенных микроорганизмов и их метаболитов / под ред. Н. А. Красильникова. — М.: Изд-во МГУ, 1966. — 216 с.
  9. Максимова, Н. Б. Оценка токсичности и загрязненности почв методом фитоиндикации / Н. Б. Максимова, Г. Г. Морковкин, А. Лаврентьева // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. — 2003. — № 2. — С. 106–112.
Основные термины (генерируются автоматически): шлам автомоек, высота проростков, нефтепродукт, металл, лист, длина ростка, длина корней, положительное влияние, газонная трава, фитотоксичность.


Ключевые слова

тяжелые металлы, нефтепродукты, шламы автомоек, штаммы бактерии, компостирование, фитоиндикация

Похожие статьи

Биотестирование почв на проростках семян кресс-салата

Влияние водных вытяжек почв на длину корешков проростков кресс-салата. Как видно из результатов биотестирования, которое представлено в таблице 1, наименьшая длина корешков характерна для универсального почвогрунта, наибольшая...

Воздействие факторов зимней эксплуатации автомобильных...

Были измерены длины проростков редиса и гороха во всех четырех группах.

Таким образом, вычислили среднюю высоту проростка редиса в каждой группе.

2.Талая вода, полученная из чистого снега, положительно влияет на рост и развитие проростков гороха и редиса.

Влияние озона на развитие проростков льна и их форму

Средняя максимальная длина ростка (Lmax) определялась следующим образом: из каждой исследуемой пробы с одинаковой дозой озонирования выделялось семечко с максимальной длиной ростка, длины отобранных проростков суммировались...

Влияние мульчирования на влажность почвы и мощность...

Исследования показали, что условия роста для корней растений в этом случае более благоприятны, чем на открытых участках.

Положительное влияние мульчирования на снижение мощности почвенной корки отмечалось и при проведении опыта в 1986г.

Влияние гербицидов на урожайность сахарной свеклы

Их влияние на урожайность сахарной свёклы является актуальной проблемой данной научной статьи. [5,6].

Вторая фаза роста и развития свеклы — образование всходов — связана с появлением на дневную поверхность проростков и развертыванием семядольных листьев.

Влияние техногенного загрязнения на некоторые биологические...

Рис.3. Вариационные кривые длины листа лопуха большогоот техногенного воздействия.

Влияние штаммов-антагонистов фитопатогенов на поражение растений нута возбудителями корневых гнилей.

Исследование эффективности различных видов физического...

(Сверху — ростки под влиянием почвенных токов, ниже– ростки, семена которых были стимулированы электромагнитным излучением, и контрольные ростки.)

Длина ростков пшеницы иредиса на 10 день иморкови на 25 день, вмм.

Последствия загрязнения почвы тяжелыми металлами

Некоторые тяжёлые металлы, такие как As, Cd, Hg, Pb не оказывают существенное влияние на рост растений, поскольку им не присуща какая-либо известная

Поглощение корнями растений является одним из основных путей поступления тяжёлых металлов в пищевую цепь.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Биотестирование почв на проростках семян кресс-салата

Влияние водных вытяжек почв на длину корешков проростков кресс-салата. Как видно из результатов биотестирования, которое представлено в таблице 1, наименьшая длина корешков характерна для универсального почвогрунта, наибольшая...

Воздействие факторов зимней эксплуатации автомобильных...

Были измерены длины проростков редиса и гороха во всех четырех группах.

Таким образом, вычислили среднюю высоту проростка редиса в каждой группе.

2.Талая вода, полученная из чистого снега, положительно влияет на рост и развитие проростков гороха и редиса.

Влияние озона на развитие проростков льна и их форму

Средняя максимальная длина ростка (Lmax) определялась следующим образом: из каждой исследуемой пробы с одинаковой дозой озонирования выделялось семечко с максимальной длиной ростка, длины отобранных проростков суммировались...

Влияние мульчирования на влажность почвы и мощность...

Исследования показали, что условия роста для корней растений в этом случае более благоприятны, чем на открытых участках.

Положительное влияние мульчирования на снижение мощности почвенной корки отмечалось и при проведении опыта в 1986г.

Влияние гербицидов на урожайность сахарной свеклы

Их влияние на урожайность сахарной свёклы является актуальной проблемой данной научной статьи. [5,6].

Вторая фаза роста и развития свеклы — образование всходов — связана с появлением на дневную поверхность проростков и развертыванием семядольных листьев.

Влияние техногенного загрязнения на некоторые биологические...

Рис.3. Вариационные кривые длины листа лопуха большогоот техногенного воздействия.

Влияние штаммов-антагонистов фитопатогенов на поражение растений нута возбудителями корневых гнилей.

Исследование эффективности различных видов физического...

(Сверху — ростки под влиянием почвенных токов, ниже– ростки, семена которых были стимулированы электромагнитным излучением, и контрольные ростки.)

Длина ростков пшеницы иредиса на 10 день иморкови на 25 день, вмм.

Последствия загрязнения почвы тяжелыми металлами

Некоторые тяжёлые металлы, такие как As, Cd, Hg, Pb не оказывают существенное влияние на рост растений, поскольку им не присуща какая-либо известная

Поглощение корнями растений является одним из основных путей поступления тяжёлых металлов в пищевую цепь.

Задать вопрос