Введение в антропогенное звено биологического круговорота

Антропогенный фактор с начала XX века оказывает мощное, все нарастающее воздействие на компоненты окружающей среды. Помимо загрязнения природных сред и снижения биоразнообразия происходит интенсивное перераспределение вещества и энергии, не связанное с естественными биогеохимическими циклами.

Принципиальное отличие среды агломерационных поселений от естественной природной среды - это разомкнутый круговорот веществ. Даже на сельскохозяйственных землях размыкание достигает 20-30%. Размыкание биологического круговорота в процессе техногенеза приводит к серьезным нарушениям биосферного равновесия (Горшков, 1995).

Под размыканием биологического круговорота веществ мы понимаем безвозвратное изъятие из экосистем естественной биоты, биофильных элементов и соединений. В связи с существующей угрозой глобального экологического кризиса в последние годы эта проблема привлекает к себе все большее внимание.

Под влиянием хозяйственной деятельности человека размыкание биологического круговорота веществ происходит в результате совместного действия следующих факторов (Почвоведение, 1988):

• уничтожение природной биоты и смены ее на культурную биоту сельскохозяйственных полей, пастбищ и лесоразработок;
• потребление биологической продукции за пределами той экосистемы, где она получена;
• внесение в почву минеральных удобрений и других химических веществ.

Наиболее серьезно вмешательство техногенеза в биосферный обмен органических веществ и круговорот углерода (Акимова, Хаскин, 2000). Существенным антропогенным фактором, определяющим воздействие человека на циклы биофильных элементов, является образование муниципальных отходов и последующая их ликвидация или захоронение.

Объемы выработки твердых бытовых отходов (ТБО) достигли геологических масштабов, а потоки ряда химических элементов, так или иначе связанные со складированием отходов, количественно сопоставимы с их потоками в биогеохимических круговоротах. Это побуждает рассматривать захоронение ТБО как один из факторов заметного антропогенного воздействия на глобальные циклы элементов в биосфере (Минь-ко, Лифшиц, 1992; Витковская, 2010).

Мировой объем твердых бытовых отходов составляет около 1 млрд. м в год (Башкин, 2007). Во многих странах, в том числе и в России, подавляющее количество ТБО продолжают вывозить на свалки (полигоны). Следствием образования, захоронения и сжигания органосодержащих отходов является безвозвратное изъятие из естественного биологического круговорота огромного количества органических и минеральных веществ.

Важным условием сохранения экосистем в устойчивом состоянии является изыскание возможностей уменьшения негативного воздействия образующихся отходов на окружающую среду и повышения степени их использования как сырьевого ресурса. Один из путей частичного решения этой проблемы - использование органосодержащих отходов для поддержания плодородия почв.

Внесение биотермически переработанных твердых бытовых отходов в сельскохозяйственные и городские земли является одним из активных элементов замыкания биологического круговорота веществ. Включение максимально возможного количества органических отходов в биологический круговорот путем использования в агросфере позволит регулировать антропогенные потоки веществ, снизить уровень негативного воздействия продуктов трансформации отходов на экосистемы и управлять плодородием кислых почв.

Однако это направление решения проблемы сдерживается отсутствием совершенных технологий сбора, сортировки и переработки отходов, недостаточной изученностью воздействия компостов из ТБО на структурные компоненты агроценозов, контактирующие с ними природные среды, и на здоровье человека. При включении любых удобрений и мелиорантов, в том числе и органических отходов, в биологический круговорот происходит комплексное воздействие на экосистему: изменяется элементный состав системы почва - почвенный раствор - растение. Изменение элементного состава происходит на протяжении всего периода трансформации внесенных в почву веществ.

В связи с этим актуальны исследования, направленные на прогнозирование экологических последствий использования биотермически переработанных ТБО для повышения плодородия почв. Решению этих вопросов были посвящены экспериментальные и теоретические исследования, проводившиеся нами в течение десяти лет на базе Агрофизического научно-исследовательского института (ГНУ АФИ Россельхозакадемии). Объектом исследования являлся компост из ТБО, вырабатываемый на Санкт-Петербургских заводах механизированной переработки бытовых отходов. Полученные результаты, представленные в монографии, могут быть использованы:

• при выборе стратегии управления отходами на государственном и региональном уровнях;
• при разработке технологий и рекомендаций по использованию био-термически переработанных отходов в качестве органического удобрения и мелиоранта кислых почв, а также в качестве основного ингредиента при производстве органоминеральных удобрений и питательных грунтов;
• при оценке экологического риска, связанного с использованием орга-носодержащих отходов для повышения плодородия почв.