Исследование фитотоксичности компоста, полученного из твердых бытовых отходов

Известно, что компосты из органических материалов благоприятно влияют на свойства почвы и на растения, выращиваемые на этой почве. Компост — ценное удобрение. Компосты содержат значительное разнообразие макро- и микроэлементов. Компост является ценным источником азота, фосфора и калия. Также компост содержит микроэлементы, необходимые для роста растений [1].

Однако компосты, получаемые из твердых бытовых отходов, могут содержать в себе также и опасные для растений элементы. Одним из главных факторов, препятствующих получению экологически чистого компоста из ТБО, является загрязнение его тяжелыми металлами. Поскольку тяжелые металлы практически не разлагаются, они накапливаются в компостах в процессе компостирования. Поэтому такое аккумулирование тяжелых металлов является большим препятствием для использования компоста [2].

Таким образом, очень важно знать, является ли компост из твердых бытовых отходов безопасным для его использования в качестве удобрений. Одним из способов проверки компоста на безопасность является его проверка на фитотоксичность.

В данной работе представлены результаты проведения опыта на фитотоксичность с использованием двух видов семян: Кресс салат ( Lepidium Sativum ) и Горчица белая ( Sinapis alba ).

Опыт на фитотоксичность проводился согласно методике ГОСТ Р ИСО 18763–2019 «Качество почвы. Определение токсического воздействия загрязняющих веществ на всхожесть и рост на ранних стадиях высших растений» [3,4].

Данный метод исследования заключается в сравнении всхожести семян двудольных растений Lepidium Sativum и Sinapis alba. Всхожесть семян наблюдалась на исследуемой и на контрольной почве. Опыт проводился при температуре 25 ºC в течение 72 часов.

В качестве контрольной почвы была взята смесь торфа и чистого компоста, полученного из домашних органических отходов, в соотношении 2:1 соответственно. Исследуемой почвой являлся компост из ТБО, полученный на полигоне.

Проведение эксперимента

В чашки Петри помещали 90 см ³ почвы, затем добавляли дистиллированную воду и сверху помещали бумажный фильтр, через который влага с почвы проникала к семенам.

Каждый вид семян помещали в чашки Петри на фильтры с исследуемой почвой в трех повторениях и в чашки Петри с контрольной почвой тоже в трех повторениях. Каждый образец содержал по 10 семян.

По истечении 72 часов с начала эксперимента были проведены измерения образцов: подсчет количества проросших семян N _S , измерение длин корней (L _R ) и стеблей (L _S ) у каждого проросшего семени.

Результаты измерений приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1

Результаты измерения растения Кресс салат ( Lepidium Sativum )

Таблица 2

Результаты измерения растения Горчица белая ( Sinapis alba )

На рисунках 1, 2, 3 и 4 приведены фотографии всхожих семян по окончании эксперимента.

Рис. 1. Семена горчицы белой (Sinapis alba) в контроле

Рис. 2. Семена горчицы белой (Sinapis alba) в исследуемой почве

Рис. 3. Семена кресс - салата (Lepidium Sativum) в контроле

Рис. 4. Семена кресс - салат (Lepidium Sativum) в контроле

Вычисление процентного замедления

На основе результатов измерений фиксируется процентное замедление следующих характеристик:

1. Прорастание семян. Вычисляется по формуле: (A — B) / A ˟ 100 %, где А — среднее число проросших семян в контроле, В — среднее число проросших семян в исследуемой почве. Для кресс — салата этот показатель составил 16,6 %, для горчицы белой — 15,2.
2. Рост корней. Также вычисляется по формуле (A — B) / A ˟ 100 %, где А — средняя длина корня в контроле, мм, В — средняя длина корня в исследуемой почве, мм. Для кресс-салата этот показатель составил 69,2 %, для горчицы белой — 62,2 %.

На основе международных межлабораторных исследований на фитотоксичность [5, 6], определены следующие критерии валидности:

1) 70 % семян должны прорасти в исследуемой почве по окончании эксперимента (после 72 часов).

2) средняя длина корней в исследуемой почве должна составлять не менее 30 мм.

При проведении нашего опыта 80 % семян кресс — салата и 56 % семян горчицы белой проросли. Средние длины корней у кресс-салата и у горчицы белой были всего 11,6 мм и 13 мм соответственно.

Из данных исследований можно сделать вывод, что использованный компост на основе твердых бытовых отходов не является оптимальной почвой для выращивания растений. По сравнению с контрольной почвой, использование компоста из ТБО значительно замедляло рост корней, а также сокращало всхожесть семян. То есть он обладает фитотоксичностью.

Альтернативой может быть использование компоста из ТБО в смеси с торфом, что предварительно требует также проведения исследования данной смеси на фитотоксичность.

Литература:

1. Manohara B., Belagali S. L. Characterization of Essential Nutrients and Heavy Metals during Municipal Solid Waste Composting // Environmental Science. — 2014.
2. Д. М. Малюхин Экологические аспекты использования органогенных субстратов при рекультивации полигонов твердых коммунальных отходов // Геоэкология. — Санкт-Петербург. 2018. С. 19–23.
3. ГОСТ Р ИСО 18763–2019 «Качество почвы. Определение токсического воздействия загрязняющих веществ на всхожесть и рост на ранних стадиях высших растений».
4. ISO 18763–2016 ‘Soil quality — Determination of the toxic effects of pollutants on germination and early growth of higher plants’.
5. ISO 11269–1 ‘Soil quality — Determination of the effects of pollutants on soil flora. Part 1: Method for the measurement of inhibition of root growth’.
6. ISO 11269–2 ‘Soil quality — Determination of the effects of pollutants on soil flora. Part 2: Effects of contaminated soil on the emergence and early growth of higher plants’.