Влияние субстратов на основе компоста из ТБО на накопление тяжелых металлов растениями

Распределение ТМ в системе почвенно-компостные субстраты - растения зависит от продолжительности контакта компоста с почвой, видовых особенностей растений и свойств химических элементов. Установлено, что в процессе минерализации органического вещества компоста тяжелые металлы в течение длительного времени (не менее 5 лет) остаются в труднодоступных для растений формах. На протяжении всего срока наблюдений концентрации ТМ в надземной части растений не превышали допустимых уровней (табл. 5.3 и 5.4).

Концентрации Zn, Cd и Pb в зеленой массе кормовых бобов (1997 г.) во всех вариантах опыта были существенно ниже, чем ПДК в растительном корме (табл. 5.3). Концентрации Cd и Ni оставались на уровне концентраций в контрольном варианте опыта. Наблюдали некоторое увеличение поступления 7и, Си и РЬ в растения (концентрации 7и в опытных вариантах превышали концентрацию в контроле в 1,4-1,8 раза). Следует отметить, что концентрация цинка в компосте была в 60 раз выше, чем в почве опыта. Корреляционная зависимость между концентрациями этих химических элементов в надземной массе растений и объемной долей компоста в субстратах отсутствовала.

Концентрации тяжелых металлов в корнях кормовых бобов были значительно выше, чем в надземной массе (табл. 5.3), что закономерно, так как ТМ аккумулируются преимущественно в корневой системе растений.

Примечание: Варианты опыта: 1 - контроль; 2 - компост из ТБО (25%); 3 - компост из ТБО (50%); 4 - компост из ТБО (75%)

Способность корневой системы задерживать избыточные количества ионов обусловлена совокупным действием морфологических структур и химических реакций неспецифической природы, к которым относятся поясок Каспари, обменная емкость корней, многочисленные органические соединения, образующие с тяжелыми металлами малоподвижные комплексы. Эти факторы соответственно способствуют или механической задержке тяжелых металлов, или их адсорбции на стенках клеток, или уменьшению их подвижности или изоляции (Ильин, 1991).

Концентрации 7п, Си, РЬ и Сё в корнях кормовых бобов линейно возрастали с увеличением доли компоста в субстрате (г = 0,97-0,99).

Дальнейшее изменение уровня биодоступности ТМ в процессе трансформации органического вещества удобно оценивать с помощью коэффициента (К), показывающего, какая доля ТМ (%), поступила в растения из компоста:

К(%) = (С - Ск)100/С,

где С и С_к - концентрации элемента в растениях опытного и контрольного вариантов соответственно, (мг/кг).

В течение последующих 4-х лет наблюдения медь в компосте оставалась в недоступной для растений форме: концентрация элемента в растениях опытных вариантов была ниже, чем в контроле (табл. 5.4).

Прослеживалась четкая тенденция снижения потока 7п, N1, Мп и Бе в системе компост - растения во времени. Наиболее высокие значения К (7п, N1, Мп) получены на 2-й год взаимодействия компоста с почвой (1998 г.); К (Бе) -на 3-й год (1999 г.). В последующие периоды наблюдений концентрации N1, Мп и Бе в растениях опытных вариантов были на уровне и ниже их концентраций в контроле (табл. 5.4).

На 2-й год взаимодействия компоста с почвой значение коэффициента К (7п) линейно возрастало с увеличением объемной доли компоста в субстрате (пекинская капуста (1998 г. 1-й урожай) - г = 0,97; (1998 г. 2-й урожай) - г = 0,99). Значения К для Си, N1, Мп, РЬ и Бе на протяжении всего срока наблюдений не зависели от этого показателя.

Таким образом, концентрации ТМ в растениях, выращенных на субстратах, приготовленных из биотермически переработанных ТБО, соответствуют санитарным нормам. Повышенные концентрации ТМ могут наблюдаться в корневой системе растений. В процессе минерализации органического вещества компоста биодоступность 7п, Си, РЬ, N1, Мп и Бе снижается. Из всех протестированных ТМ цинк - наиболее биодоступен.