РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕЛОЙ АКАЦИИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ

РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕЛОЙ АКАЦИИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ

Научная статья

Саинова Г.А.^*

ORCID: 0000-0002-9041-7998,

Международный казахско-турецкий университет имени Ходжа Ахмеда Ясави, Туркестан, Казахстан

* Корреспондирующий автор (davlat-1995.95[at]mail.ru)

Аннотация

Статья посвящена решению ряда экологических задач. Предложен научно и экспериментально обоснованный вариант рационального применения белой акации для создания зеленой изгороди, позволяющей защитить и оздоровить окружающую среду от вредных воздействий сернокислотного производства ТОО «СКЗ-U».

Выявлена возможность утилизации листовых опадов вермитехнологией в смеси с осадками очистки сточных вод и навозов в присутствии пероксида кальция, позволяющего создать условия дезодорирования и дезинфекции в объеме перерабатываемых субстратов. На основе рекомендуемого метода получаются экологически чистые вермипродукции – вермикомпост, вермичай и биомасса червей.

Вермикомпост и вермичай являются органическими удобрениями, насыщенными полезной микрофлорой, ферментами и другими биологически активными веществами. Вермимасса содержит комплекс заменимых и незаменимых аминокислот. Вермимасса как доступный сырьевой материал может найти широкое применение для получения фармацевтических препаратов и белковых кормовых добавок для животноводства, птицеводства и рыбоводства.

Ключевые слова: белая акация, листовой опад, вермитехнология, удобрение, биологически активные препараты.

ON THE RATIONAL USE OF BLACK LOCUST AS A SOLUTION TO ENVIRONMENTAL PROBLEMS

Research article

Sainova G.A.^*

ORCID: 0000-0002-9041-7998,

Ahmet Yesevi University, Turkistan, Kazakhstan

* Corresponding author (davlat-1995.95[at]mail.ru)

Abstract

The article discusses solutions to a number of environmental problems and proposes a scientifically and experimentally substantiated variant of the rational use of black locust to create a green hedge that allows for protecting and improving the environment from the harmful effects of sulfuric acid production of theSKZ-U LLP. 

The author identifies the possibility of utilization of leaf litter by vermitechnology in a mixture with sewage and manure treatment sediments in the presence of calcium peroxide, which allows for creating conditions for deodorization and disinfection in the volume of processed substrates.  Based on the recommended method, environmentally friendly vermicompost, , worm wee, and worm biomass can be obtained.

Vermicompost and worm wee are organic fertilizers saturated with beneficial microflora, enzymes and other biologically active substances. Vermimass contains a complex of interchangeable and essential amino acids. Vermimass as an available raw material can be widely used for the production of pharmaceuticals and protein feed additives for animal husbandry, poultry and fish farming.

Keywords: black locust, leaf litter, vermitechnology, fertilizer, biologically active preparations. Введение

При решении проблемы оздоровления окружающей среды в районе промышленного предприятия большое значение, как известно, имеют зеленые насаждения. Важно не просто посадить деревья, кустарники, однолетние и многолетние травы, не просто озеленять и благоустраивать террито­рии застройки, а создавать и формировать высокоэффективные долголетние культурные антропогенные биогеоценозы, обеспечивающие оздоровление окружающей человека среды.

Оздоровление, охрана и оптимизация окружающей среды с помощью зеленых насаждений представляет научно-практический интерес, что связано функциональной особенностью зеленых насаждений извлекать с помощью листовых аппаратов пылевые частицы и поглощать газы из атмосферного воздуха. В зависимости от вида 1 га деревьев обладает способностью улавливать в течение года от 40 до 100 тонн твердых частиц. По данным Всемирной организации здравоохранения заболевания жителей планеты преимущественно связаны как загрязнением водных ресурсов (до 80%), так и атмосферного воздуха (до 40-50%).

Как известно, особое место в загрязнении атмосферного воздуха занимают выбросы и пылящиеся твердые отходы промышленных предприятий металлургических, химических и энергетических производств [1], [2]. Они оказывают влияние на здоровье населения. По данным ежегодного государственного доклада об экологическом состоянии природных ресурсов и охране окружающей среды с каждым годом растет уровень заболеваний среди населения, особенно детей. Видами заболеваний, связанных с загрязнением атмосферного воздуха, являются поражения легких -бронхиальная астма, пневмония с развитием эмфиземы, а также поражения дыхательных путей с развитием ларингитов, трахеитов, ринитов и слизистой оболочки глаз с возникновением конъюнктивитов, кератитов, а также заболевания кожи (дерматиты).

Целью данной работы является организация зеленого насаждения из белой акации в селитебной зоне сернокислотного производства ТОО «СКЗ-U» для создания круглогодичного биологического фильтра и утилизация ее листовых опадов.

Объекты и методы исследования

Объектами исследования являются белая акация, ее листовой опад, осадки сточных вод очистного сооружения канализации завода ТОО «СКЗ-U», черви Eiseniafoetida.

Исследуемая территория относится к зоне Приаралья, почвы которых характеризуются повсеместным засолением сульфатами, нитратами, хлоридами и другими солями. В связи с этим возникла необходимость поиска видов растений, являющихся лучшим аккумулятором загрязняющих веществ, способных выдерживать экологическую нагрузку сернокислотного завода. Основываясь на литературные данные, нами выбрана в качестве озеленителя белая акация, отличающаяся выносливостью к загрязнению сернистым и другими газами, устойчивостью к засухе и другим экологическим факторам [3]. Белая акация как декоративная порода является одним из ценных для создания микроклимата, для насыщения воздуха полезными фитонцидами, убивающими различные болезнетворные бактерии. Она обладает высокой газопоглотительной способностью, хорошо переносит засоленность почвы, защищает селитебные зоны от пыли, звуков, ветра, снижает интенсивность солнечной энергии [4], [5].

Для использования в роли зеленого забора нами белая акация была высажена в виде двухрядового экологического каркаса вокруг селитебной зоны, прилегающей к заводской территории. Как показали результаты наблюдений белая акация образует обильные корневые отростки, что требует регулировать распространение и плотность насаждения.

При использовании растений-озеленителей в качестве отходов образуются листья, что требует поиск путей их рационального использования. В последнее время особый интерес вызывает метод переработки органических отходов с помощью дождевых червей в биогумус (вермикомпост). Листовой опад содержит ряд полезных веществ, как белки, жиры, углеводы, минеральные соли, витамины, ферменты и др. и является компонентом, которого с удовольствием потребляют дождевые черви [6].

Гуминовые кислоты (ГК) из навоза, компоста и вермикомпоста извлечены по методу Кононовой-Бельчиковой [7] с образованием конечных продуктов – гуматов аммония. Наименьшая зольность препаратов ГК установлено для вермикомпоста и составляла 0,9-1,0 %. Выделение, накопление и очистка фульвокислот проведены в соответствии с известными методами [8]. Сухой препарат ФК (из вермикомпоста) имел зольность равную 1,3 %. Для определения оптической плотности гумусовых кислот использован спектрофотометрический метод.

Исследование оптических свойств гумусовых кислот проведено в диапазоне 465-726 нм на универсальном фотометре КФК-3-01-«ЗОМЗ» с использованием толщины слоя жидкости равной 1 см. Для определения степени конденсированности ароматического ядра молекул гумусовых кислот были вычислены отношения значений оптической плотности при длинах волн 465 (Е₄) и 665 (Е₆) нм.

Результаты и обсуждение

Нами на рисунке 1 показаны пути снижения негативного воздействия сернокислотного завода на окружающую среду зелеными насаждениями и рациональное использование их листового опада в качестве сырья в совокупности с другими органическими отходами для получения ряда препаратов различного назначения.

Зеленое насаждение из белой акации выполняет не только роль оздоровления атмосферного воздуха, но и дает возможность для получения перспективных товарных продуктов – вермикомпоста, вермичая и вермимассы. Вермикомпост и вермичай являются востребованными органическими удобрениями для детоксикации и повышения плодородия деградированных почв [7]. Вермимасса - доступный сырьевой материал для получения биологически активной кормовой добавки, обладающей повышенной питательной ценностью за счет содержания в составе комплекса заменимых и незаменимых аминокислот. Наряду с этим на основе вермимассы можно разработать обладающие высокой биологической активностью препараты, необходимые для лечения трихофитии и других видов заболеваний животных [8].

Рис. 1 – Схема рационального применения зеленых насаждений (на примере белой акации) для оздоровления окружающей среды и получения товарных продуктов

При переработке листового опада осуществлено смешивание их с предварительно ферментированным навозом и осадками сточных вод, образующихся на локальном очистном сооружении сернокислотного завода. Вермикомпостирование осуществлено в ящиках при следующих массовых соотношениях в субстрате компонентов, %: навоз – 20; листовой опад – 50; пероксид кальция – 1%; осадки сточных вод – 29%, затем добавлена вода до достижения влажности 60-70%. В полученный субстрат внесена популяция Eiseniafetida из расчета 20% от сухой массы субстрата и проведено вермикомпостирование. Время экспозиции не более 60 дней. В компостируемый субстрат пероксид кальция внесен с целью создания хороших аэрационных условий для жизнедеятельности червей и аэробной микрофлоры, что приводит к ускорению процесса [9].

Осадки сточных вод состоят из ценных органических веществ богатого микрофлорой и способностью разлагаться с выделением зловонных газов, газообразных продуктов, создавая неблагоприятные условия на значительных территориях, прилегающих к местам их складирования. Интенсивность запаха субстратов до переработки червями составила 4-5 баллов, а после внесения пероксида кальция была снижена до 2 баллов по шкале органолептических показателей.

Компостные смеси на основе лиственного опада древесной культуры и осадков сточных вод с добавлением навоза характеризуются интенсивным разогревом. При этом максимальные температуры процесса (60-65°С) достигаются на 6-7 сутки, затем происходит созревание биокомпоста, сопровождающееся постепенным снижением температуры.

При переработке смеси растительного отхода и осадков сточных вод черви поглощают огромное количество детрита, микробов, простейших и других. Переварив их черви со своими испражнениями, так называемыми копролитами (вермикомпост), выделяют большое количество собственной кишечной микрофлоры, ферментов, витаминов, биологически активных веществ. Копролиты обладают антибиотическими свойствами, препятствуют развитию болезнетворной микрофлоры, подавляют гнилостные процессы [10].

В таблице 1 для сопоставления приведены составы используемых для переработки вермитехнологией навоза, ферментированного компоста и полученного продукта – вермикомпоста. Экспериментальные данные свидетельствуют о достаточном содержании основных питательных веществ для растений –N, P, K, макро- и микроэлементов, гумусовых и других клейких органических веществ в полученном вермикомпосте.

Таблица 1 – Химический состав навоза, компоста и вермикомпоста

№	Наименование компонентов	Содержание, %
		навозе	компосте	вермикомпосте
1	Сухой остаток	74,6-77,2	61,1-64,0	50,6-65,0
2	Гумусовые вещества	21,7-22,2	23,4-30,5	25,5-37,6
3	Влажность	64,0-75,2	65,3-60,1	39,6-44,9
4	рН	6,9-8,0	6,8-7,4	6,5-7,1
5	Азот общий	0,5-0,9	1,4-2,5	1,0-3,0
6	Фосфор общий (Р2О5)	0,2-0,6	0,7-1,2	1,3-2,8
7	Калий общий	0,3-0,8	0,9-1,6	1,2-2,4
8	Кальций	0,2-0,3	0,7-1,1	6,0-7,0
9	Магний	0,1-0,3	0,4-0,5	0,5—2,3
10	Железо	0,1-0,2	0,2-0,5	0,5—2,5
11	Марганец	10-23 мг/кг	27-59 мг/кг	60-80 мг/кг
12	Сера	0,1-0,2	0,3-1,0	1,0-3,4
13	Тяжелые металлы	≤ПДК	≤ ПДК	не обнаружено
14	Патогенная микрофлора	отсутствует	отсутствует	отсутствует
15	Яйца гельминтов	отсутствует	отсутствует	отсутствует

Об образовании при вермикомпостировании высококачественного вермикомпоста, то есть о синтезе более полимеризованных молекул гумусовых веществ подтвердили также результаты замера оптических свойств. Гумусовые кислоты вермикомпоста имеют более высокие значения оптических свойств. Ускорение процесса полимеризации можно объяснить с наличием в субстрате перекисного соединения, являющегося источником радикалов, участвующих в образовании цепей [10].

Заключение

Предложен научно и экспериментально обоснованный вариант рационального применения белой акации для создания зеленой изгороди, позволяющей защитить и оздоровить окружающую среду от вредных воздействий сернокислотного производства.

Выявлена возможность утилизации листовых опадов вермитехнологией в смеси с осадками очистки сточных вод и навозов в присутствии пероксида кальция, позволяющего создать условия дезодорирования и дезинфекции как в объеме перерабатываемых субстратов, так и, соответственно, для получения экологически чистых вермипродукций – вермикомпоста, вермичая и биомассы червей.

Показаны возможные пути получения биопрепаратов различного назначения на основе использования вермипродуктов утилизации листового опада и других отходов.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы/ References

1. Водяницкий Ю.Н. Загрязнение почв выбросами предприятий цветной металлургии / Ю.Н. Водяницкий, И.О. Плеханова, Е.В. Прикопович и др. // Почвоведение, 2011. – №2. – С. 240-249.
2. Gorbunov A.V. Effect of agricultural use of phosphogypsum on trace elements in soil and vegetation / A.V. Gorbunov, M.V. Frontasyeva, S.F. Gundorina et al. // Sci. Total Environ, – V. 122. – P. 337-346.
3. Кулаева Н.Ю. Экологическая оценка и оптимизация зеленых насаждений в условиях Северной Осетии-Алании / Н.Ю. Кулаева. Дисс. на соиск. канд. с/х наук, Владикавказ, 2009. – 159 с.
4. Слепян Э.И. Качество жизни и экологическая обоснованность ландшафтной архитектуры /Э.И. Слепян // Современный ландшафтный дизайн городской среды (жилые, промышленные и транспортные территории). Материалы 2-ой Межд. конф. СПб., 2004. – С. 35-40.
5. Куркина, Ю.Н. Хозяйственная ценность белой и желтой акации / Ю.Н. Куркина // Пчеловодство, – №5. – С. 24-25.
6. Калинина О.Ю. Изменение состава и агроэкологических свойств отходов животноводства в процессе компостирования с участием дождевыхчервейEiseniafoetida/О.Ю. Калинина, О.Г. Чертов, А.И.Попов //Почвоведение. –2002. – № 9. – С. 1072-1080.
7. Akbasova A.D. Impact of Vermicompost on the Productivity of Agricultural Crops/D.Akbasova, G.A.Sainova, I.O.Aimbetova et al. // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. – 2015. – Vol.6. – Iss. 4. – Р. 2084-2088.
8. Саинова Г.А. Способ лечения трихофитии крупного и мелкого рогатого скота / Г.А.Саинова, Д.К.Сунакбаева, А.Д. Акбасова // Материалы Межд. научно-практ. конф. «Проблемы социально-экономического развития регионов». – Париж, Франция: 2015. – С. 673-675.
9. Исаков О.А. Ускоренный способ комплексного вермикомпостирования и верьмикультивирования / О.А. Исаков, А.Д. Акбасова. Патент Российской Федерации № 2577059, опубл. в Бюл. № 7, 2016.
10. Справочник химика. 21. Химия и химическая технология. – С.357.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Vodyanitskii, Y. N. Zagrjaznenie pochv vybrosami predprijatij cvetnoj metallurgii [Soil pollution emissions of the enterprises of nonferrous metallurgy] / Yu. N. Vodyanitskii, I. O. Plekhanova, E. V. Prokopovich etc. // Pochvovedenie [Eurasian soil science], 2011. – No. 2. – P. 240 - 249. [in Russian]
2. Gorbunov A. V. Effect of agricultural use of phosphogypsum on trace elements in soil and vegetation / A. V. Gorbunov, M. V. Frontasyeva, S. F. Gundorina et al. // Sci. Total Environ, 1992. – V. 122. – P. 337-346. [in Russian]
3. Kulaeva N. Yu. Jekologicheskaja ocenka i optimizacija zelenyh nasazhdenij v uslovijah Severnoj Osetii-Alanii [Environmental assessment and optimization of green space in the conditions of Northern Ossetia-Alania Republic] / N. Yu. Kulaeva. Diss. on the job. cand. agricultural sciences, Vladikavkaz, 2009– - 159 p. [in Russian]
4. Slepyan E.I. Kachestvo zhizni i jekologicheskaja obosnovannost' landshaftnoj arhitektury [Quality of life and ecological validity of landscape architecture] / E.I. Slepyan // Sovremennyj landshaftnyj dizajn gorodskoj sredy (zhilye, promyshlennye i transportnye territorii) [Modern landscape design of the urban environment (residential, industrial and transport areas)]. Materials of the 2nd International Conference of St. Petersburg, 2004. - pp. 35-40. [in Russian]
5. Kurkina, Yu.N. Hozjajstvennaja cennost' beloj i zheltoj akacii [Economic value of white and yellow acacia] / Yu.N. Kurkina // Pchelovodstvo [Beekeeping], 2012. - No. 5. - pp. 24-25. [in Russian]
6. Kalinina O.Yu. Izmenenie sostava i agrojekologicheskih svojstv othodov zhivotnovodstva v processe kompostirovanija s uchastiem dozhdevyh chervej Eisenia foetida [Changes in the composition and agroecological properties of animal husbandry waste in the process of composting with the participation of earthworms Eisenia foetida] / O.Yu. Kalinina, O.G. Chertov, A.I. Popov // Pochvovedenie [Soil science]. - 2002. - No. 9. - pp. 1072-1080. [in Russian]
7. Akbasova A.D. Impact of Vermicompost on the Productivity of Agricultural Crops / A.D. Akbasova, G.A. Sainova, I.O. Aimbetova et al. // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. - 2015. - Vol.6. - Iss. 4. - P. 2084-2088. [in Russian]
8. Sainova G.A. Sposob lechenija trihofitii krupnogo i melkogo rogatogo skota [Method of treatment of trichophytia of large and small cattle] / G.A. Sainova, D.K. Sunakbayeva, A.D. Akbasova // Materialy Mezhd. nauchno-prakt. konf. «Problemy social'no-jekonomicheskogo razvitija regionov» [Materials of the International scientific and practical Conference "Problems of socio-economic development of regions"]. - Paris, France: 2015. - pp. 673-675. [in Russian]
9. Isakov O.A. Uskorennyj sposob kompleksnogo vermikompostirovanija i ver'mikul'tivirovanija [Accelerated method of complex vermicomposting and vermicultivation] / O.A. Isakov, A.D. Akbasova. Patent of the Russian Federation No. 2577059, publ. in Bul. No. 7, 2016. [in Russian]
10. Spravochnik himika. 21. Himija i himicheskaja tehnologija [Chemist's Handbook. 21. Chemistry and chemical technology]. - p.357. [in Russian]