Н. В. Щипцова, Н. В. Мардарьева, Р. Н. Иванова

Чувашский государственный аграрный университет

428003, г. Чебоксары, Российская Федерация

сельское хозяйство, макроэлементы, корнеплоды, коэффициент концентрации химических веществ, тяжелые металлы, осадок сточных вод.

Быстрый рост населения и, как следствие, увеличение отходов стали предметом беспокойства во всем мире. Общее количество произведенных осадков сточных вод растет из года в год из-за  роста урбанизации, и вопрос использования осадков сточных вод остается актуальным из-за их большого количества. В данной статье представлены результаты исследований содержания химических элементов в системе «почва – растение» при внесении в почву различных доз осадков сточных вод. Будучи богатым органическими и неорганическими питательными веществами для растений, осадок сточных вод может заменить удобрение, но наличие потенциально токсичных металлов часто ограничивает его использование. В работе приведены теоретические расчеты максимально возможной одноразовой дозы осадков сточных вод в почву по лимитирующему показателю концентрации тяжелых металлов, установлено их закономерное возрастание, но превышений ориентировочно допустимых концентраций не выявлено. Тяжелые металлы являются одним из важных факторов, влияющих на окончательную утилизацию осадка сточных вод. Рассчитали коэффициенты концентрации химических веществ, дали оценку степени загрязнения почвы тяжелыми металлами. Установлено, что почвы относятся к категории допустимого загрязнения, с возможностью использования под любые сельскохозяйственные. В биомассе корнеплодов исследовали содержание сухого вещества, золы, макроэлементов и тяжелых металлов, выявили, что при использовании осадков сточных вод в качестве удобрения содержание сухого вещества и калия, при увеличении дозы осадков сточных вод, несколько уменьшается, а содержание золы, кальция, магния и фосфора – возрастает, и динамика миграции тяжелых металлов в биомассу растений коррелирует с повышением их концентрации в почве. При этом установили, что в фотосинтезирующей части накопление химических элементов происходит интенсивнее, но превышений нормативных показателей в исследованных пробах не выявили.

Rapid population growth and the resulting increase in waste has become a matter of concern throughout the world. The total amount of sewage sludge produced is increasing from year to year due to increasing urbanization, and the issue of using sewage sludge remains relevant due to its large quantity. This article presents the results of studies of the content of chemical elements in the «soil – plant» system when different doses of sewage sludge are added to the soil. Rich in organic and inorganic plant nutrients, sewage sludge can replace fertilizer, but the presence of potentially toxic metals often limits its use. The paper presents theoretical calculations of the maximum possible one-time dose of sewage sludge into the soil according to the limiting indicator of the concentration of heavy metals, their natural increase is established, but no excess of approximately permissible concentrations has been identified. Heavy metals are one of the important factors affecting the final disposal of sewage sludge. The concentration coefficients of chemical substances were calculated and the degree of soil contamination with heavy metals was assessed. It has been established that the soils belong to the category of permissible pollution, with the possibility of being used for any agricultural purpose. In the biomass of root crops, the content of dry matter, ash, macroelements and heavy metals was studied; it was revealed that when sewage sludge is used as a fertilizer, the content of dry matter and potassium, with an increase in the dose of sewage sludge, decreases slightly, and the content of ash, calcium, magnesium and phosphorus increases, and the dynamics of migration of heavy metals into plant biomass correlates with an increase in their concentration in the soil. At the same time, it was established that in the photosynthetic part the accumulation of chemical elements occurs more intensely, but excesses of standard indicators were not detected in the studied samples.

1. Васильев, О. А. Химический состав осадков сточных вод г. Чебоксары и влияние его на содержание тяжелых металлов в почвах Чувашской Республики / О. А. Васильев // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н. И. Вавилова. – 2006. – № 1. – С. 9-13.


2. Васильев, О. А. Современный этап развития ноосферы: научно обоснованный возврат в биологический круговорот осадков городских сточных вод / О. А. Васильев, Л. Н. Михайлов. – Чебоксары : Пегас, 2007. – 205 с. – ISBN 5-91225-005-9.


3. Влияние осадка сточных вод на урожайность сена овса при биологической рекультивации полигона твердых коммунальных отходов / Ю. В. Чепрунова, А. В. Тиньгаев, Р. П. Воробьева [и др.] // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. – 2019. – № 12(182). – С. 50-56.


4. Изменение агрохимических свойств солонцовых почв при внесении осадков сточных вод / В. В. Зуев, Е. П. Денисов, В. В. Маевский, И. С. Полетаев // Аграрный научный журнал. – 2017. – № 12. – С. 28-31.


5. Касынкина, О. М. Влияние осадков городских сточных вод на продуктивность яровой тритикале / О. М. Касынкина, Е. Н. Кузин // Нива Поволжья. – 2019. – № 3(52). – С. 106-110.


6. Мерзлая, Г. Е. Решение проблемы утилизации осадков городских сточных вод / Г. Е. Мерзлая, Р. А. Афанасьев // Химическая безопасность. – 2017. – Т. 1, № 1. – С. 158-167. – DOI 10.25514/CHS.2017.1.11441.


7. Щипцова, Н. В. Использование осадков городских сточных вод в качестве удобрения / Н. В. Щипцова, Г. А. Ларионов, Н. В. Мардарьева // Вестник Чувашского государственного аграрного университета. – 2022. – № 1(20). – С. 32-37. – DOI 10.48612/vch/5653-nu3k-tu1a.


8. The effectiveness of the use of alternative fertilizers in the conditions of the Chuvash Republic / O. A. Vasilyev, A. N. Ilyin, I. N. Nursov [et al.] // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science : International AgroScience Conference, AgroScience 2019, Cheboksary, 01–02 июня 2019 года. Vol. 433. – Cheboksary: Institute of Physics Publishing, 2020. – P. 012050. – DOI 10.1088/1755-1315/433/1/012050.


9. Assessing metal contamination and speciation in sewage sludge: implications for soil application and environmental risk / J. Feng, Ia. T. Burke, X. Chen, D. I. Stewart // Reviews in Environmental Science and Biotechnology. – 2023. – Vol. 22, No. 4. – P. 1037-1058. – DOI 10.1007/s11157-023-09675-y.


10. Sewage sludge derived biochar and its potential for sustainable environment in circular economy: Advantages and challenges / R. Khan, S. Shukla, M. Kumar [et al.] // Chemical Engineering Journal. – 2023. – Vol. 471. – P. 144495. – DOI 10.1016/j.cej.2023.144495.


11. Effect of Sewage Sludge on Heavy Metals Accumulation in Soil and Wheat, Mung Bean and Quinoa Crops / S. A. Salim, S. A. Alkubaisy, I. K. H. Al-Hadiethy, I. A. Abed // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Erbil, Kurdistan, 24–25 марта 2021 года. – Erbil, Kurdistan, 2021. – P. 012013. – DOI 10.1088/1755-1315/761/1/012013.