Перед мелиоративным комплексом страны стоит задача обеспечить агропром качественными водными ресурсами. Одним из способов будет переоснащение поливных систем. И вот здесь очень важный нюанс: новые санитарные нормативы качества и технологии очистки сточных вод дают возможность расширить их применение в лесном и сельском хозяйстве.
В помощь ультрафиолету
Уже сейчас в связи с введением новых санитарных норм и в соответствии с нацпроектом «Экология» идет переход очистных сооружений на дорогостоящие, но эффективные технологии ультрафиолетового обеззараживания, дающие серьезные преимущества. Но не все эти объекты достаточны, чтобы обеспечить полное освобождение воды от загрязнителей. По сути, почти всюду идут несанкционированные сбросы неочищенных или недостаточно очищенных вод. В условиях обострения экологических проблем можно и нужно все больше брать на вооружение такой резерв их преодоления, как кооперация лесного хозяйства и жилищно-коммунальных предприятий при утилизации сточных вод малых поселений. Выгода двойная и даже тройная: лесные массивы становятся фильтром и биореактором очистки стока, потребителем избыточной влаги, с другой стороны, — орошение этими водами помогает озеленению территории и дает сырье для промышленности.
Кстати, очищенные сточные воды можно использовать как питательный раствор при выращивании декоративных растений и картофеля в аэропонных установках. Растения эффективно поглощают избыточные объемы разных веществ — азота, фосфора, калия, меди, марганца, железа, цинка, молибдена — в течение всего периода вегетации, картофель же способен обеззараживать влагу от бактерий.
Нормами технологического проектирования оросительных систем с использованием сточных вод установлено, что самым безопасным и перспективным будет применение этих вод для выращивания древесно-кустарниковых растений. Перспектив несколько: создание с использованием такого подспорья полезащитных лесополос и противоэрозионных насаждений, ускоренное выращивание сырья для целлюлозно-бумажной промышленности.
На очистных Новочеркасска
В 2022 году мы исследовали качество сточной воды, поступающей из Новочеркасска на Кадамовские очистные сооружения, чтобы установить возможность ее использования на орошение. Схема сооружений типичная, состоит из устройств для механической и биологической очистки. Отбор проб вели с 14 февраля по 5 сентября периодически во время сезона орошения (в связи с меняющимся составом сточных вод). Для анализа качества влаги брали усредненные показатели полученных лабораторных данных. Отбор проб делали в двух местах — после прохождения сточными водами песколовок до первичных отстойников (механическая очистка) и после прохождения процесса хлорирования (биологическая очистка и дезинфекция). Для анализа состава природной воды пробы отбирали в районе станицы Старочеркасской Аксайского района в полукилометре от реки Старый Дон.
Кроме того, мы заложили эксперимент с разными видами кустарников, которые широко применяют в сельском и лесном хозяйстве и озеленении. Материал для проращивания отбирали с веток того же 2022 года. Черенки заготавливали в августе из кустарников, растущих в черте Новочеркасска. Это чубушник венечный, спирея березолистная, бирючина обыкновенная, смородина золотистая и кизил.
Испытания на черенках проводили в пластиковых емкостях на воде различного состава: № 1 — дистиллированная (контроль), № 2 — очищенные хозяйственно-бытовые сточные воды после первичной биологической очистки и хлорирования перед биологическими прудами, № 3 — природная вода из реки Дон, № 4 — неочищенные хозяйственно-бытовые сточные воды после первичной механической очистки. Температура в помещении была 22–25 °С, влажность воздуха — 33 %.
Анализ показал, что в образцах № 4 и № 2 многие показатели превышают предельно допустимые концентрации вредных веществ для воды объектов рыбохозяйственного значения. Например, в разы опережают ПДК натрий (соответственно, в 2,1 и 1,58 раза), магний (в обоих случаях ровно в полтора раза), фосфаты — в 35,3 и 35,0 раз, сульфаты — в 4,7 раза там и здесь, а концентрация нефтепродуктов и вовсе зашкаливала — их присутствие по сравнению с предельно допустимым в обоих образцах оказалось в 16 раз больше. В них же обнаружены большие количества взвешенных веществ (1,385 и 1,484 тыс. мг/куб. дм соответственно). В воде № 4 очень высокие показатели, превышающие ПДК: азот нитратов — в 2,3 раза, азот нитритов — в 2,8 раз, аммиачный азот — в 66,3 раза. Плохо обстоит и с показателями потребления кислорода — ХПК в 7 раз, БПК в 44 раза больше предельно допустимого. В воде № 2 эти показатели в норме, меньше или несущественно превышают ПДК. Образец воды № 3 отличался низкими показателями определяемых веществ, кроме сульфатов (в 2,7), фосфатов (в 1,6) и меди (в 10 раз).
Также в образце № 4 мы нашли массу патогенных микроорганизмов и яиц гельминтов, и это говорит о невозможности применения такой воды для поверхностного орошения.
Живые фильтры
Кустарники мы выбирали по их полезным свойствам и устойчивости к неблагоприятным факторам среды. Чубушник отличается долговечностью (живет до 80 лет) — красиво цветущий, высокий (до 3 м), быстро растет в высоту до полуметра за год, теневынослив (однако в тени теряет декоративность), достаточно морозостоек, сильная корневая система, требователен к влаге и почвенному плодородию, не переносит засоление почвы. Хорошо укореняется черенками без обработки, прекрасный медонос, и это делает его еще привлекательней для выращивания.
Спирея березолистная — кустарник высотой до метра, красиво цветущий (в 20 лет требует интенсивной обрезки), нетребователен к почве, переносит засуху, однако предпочитает влажные почвы, любит освещенные участки, но может расти и в полутени, морозостоек, неприхотлив, безопасен и рекомендован для посадки даже в детских учреждениях. Спиреи, а их около 90 видов, очень ценятся в декоративном садоводстве и лесопарковом хозяйстве, хорошо стригутся — это идеальный материал для живых изгородей, некоторые виды — медоносы.
Бирючина обыкновенная высотой до 5 м, годовой прирост до 30 см, зимостойкая (выдерживает до –30 °С), достаточно теневынослива, засухоустойчива, хорошо переносит стрижку и городские условия, нетребовательна к почвам, выдерживает небольшое засоление почвы, предпочтительно выращивать на солнечных теплых опушках.
Cмородина золотистая — кустарник высотой до 2,5 м. Это засухоустойчивое зимостойкое растение, малотребовательное к почвам, солеустойчивое, рекомендовано для создания лесных полос, ягодных плантаций, идеально для лесных опушек, прекрасный медонос, имеет высокое пищевое значение.
Кизил обыкновенный: высота до 4 м, засухоустойчивое зимостойкое растение (переносит морозы до –35 °С), малотребовательное к почвам, в первые годы очень требовательно к влажности почвы. Хороший медонос, имеет ценнейшее лекарственное, пищевое и техническое значение.
Результаты опыта сведены в таблицу.
При проращивании на контрольном варианте все кустарники обнаружили жизнеспособность почек. Лучшие показатели роста среди всех вариантов наблюдали на очищенных сточных водах до выхода в биологические пруды (образец № 2). Здесь по сравнению с контролем темпы роста зачаточных и тронувшихся в рост побегов изменялись от 100 % у кизила до 190 % у бирючины. По результатам опыта (образец № 2) наилучшие показатели получены при выращивании бирючины обыкновенной — 190 %, спиреи березолистной — 200 %, чубушника венечного — 128 % соответственно.
Очень плохие результаты дали опыты на природной речной воде (образец № 3). Очевидно, отсутствие важных питательных элементов и в особенности калия в ней влияет на рост зачаточных почек — ведь он обеспечивает транспортировку азотистых веществ в растение, а значит, нарушен белковый и углеводный обмен, и это серьезный пробел в питании клеток. Снижение роста чубушника было всего на 7 %, остальные кустарники сокращали показатели темпов прорастания зачаточных и тронувшихся в рост побегов значительно больше, от 33 до 68 %.
Показатели таблицы имеют среднее значение — следовательно, разово они превышают ПДК еще больше. Установлено, что токсическое действие нефти в первую очередь замедляет скорость роста побегов. Здесь на варианте с неочищенной сточной водой наибольшую устойчивость к загрязнителям показал чубушник венечный, снизивший темпы роста зачаточных почек на 43 % по сравнению с контролем, у остальных кустарников почки не проросли. По данным некоторых исследователей, концентрация нефти в воде до 0,05 мг/л не оказывает токсичного действия.
Наши выводы такие. В засушливых и малолесных зонах вблизи предприятий по переработке хозяйственно-бытовых сточных вод целесообразно выращивать плантации кустарников для озеленения территорий, в мелиоративных целях или для технического использования. Это позволит усилить эффективность очистных сооружений, экономить трудовые и водные ресурсы, уменьшить затраты на удобрения и предупредить трансграничное загрязнение окружающей среды путем утилизации загрязненных вод, а также решит проблемы с нехваткой посадочного материала. Подбор ассортимента растений зависит от состава воды для выращивания. Учитывая динамику ее показателей во времени, подбор пород нужно делать с помощью лабораторных и полевых испытаний. Также необходимо провести разработку соответствующих рекомендаций по их выращиванию.
В современных условиях маловодности территории Ростовской области вода очищенных городских хозяйственно-бытовых стоков будет сравнительно недорогим и качественным ресурсом. Ее можно использовать при выращивании плантаций различных кустарников для применения в мелиорации сельскохозяйственных земель, в озеленении населенных мест или технических целях. На этих водах по результатам проведенных нами исследований лучшим ростом отличаются бирючина обыкновенная, спирея березолистная и чубушник венечный.
Нина Макарова, старший научный сотрудник отдела научного обеспечения создания мелиоративных систем ФГБНУ «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации»
Ростовская область
Фото автора