ГЛАВА 2
ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
Объекты исследования
2.1.1. Почва и аддитивы
Объект исследования – дерново-подзолистая, лугово-черноземная и серая лесная
почвы, которые являются типичными для Лесостепной зоны Украины и Полесья,
различаются содержанием органического вещества и другими свойствами (табл.
2.1). Образцы почв были отобраны из слоя 0-20 см на опытных полях Национального
аграрного университета. Для характеристики почв использовали стандартные
методики, изложенные в руководстве [111]: потенциометрию водной вытяжки для
определения величины рН, бихроматометрию для анализа содержания органического
углерода (метод Тюрина), ацидиметрию – для обменных оснований (метод Гедройца)
и карбонатов, седиментометрию для измерения содержания коллоидной фракции (с
диаметром частиц <1 мкм).
Таблица 2.1.
Характеристика образцов почвы
Параметр
Почва
дерново-подзолистая
серая лесная
лугово-черноземная
рН водный
5.40
6.20
6.74
Органический углерод, %
1.70
2.44
4.24
Сумма поглощенных катионов, мг-экв/100 г
12.1
16.8
26.1
Карбонаты, %
2.7
3.6
Фракция < 1 мкм, %
5.2
12.0
21.0
В модельных опытах с целью изучения роли гидрофобных взаимодействий в агрегации
почвенных коллоидов использовали торф низинный с зольностью 34%, степенью
разложения 60%, рН 6.5 (Беларусь, Институт торфа) и Са-форму монтмориллонита
Черкасского месторождения (Украина). Кроме того, в качестве биодобавки
использовали сухую биомассу клевера.
2.1.2. Микроорганизмы
Для микробиологической обработки почвы были выбраны металлорезистентная
культура Bacillus cereus BKM 4368 из музея микробных культур Института
биоколлоидной химии НАН Украины и микробоценоз активного ила.
Культура Bacillus cereus BKM 4368 была выделена из почв, загрязненных тяжелыми
металлами, и характеризовалась высокой металлорезистентностью: пороги
чувствительности для меди, кобальта, никеля, цинка составляли ~3мМ [112].
Активный ил отбирали из аэротенка Бортнической станции биологической очистки
бытовых сточных вод г. Киева. Избыточная биомасса активного ила, накапливаемая
на иловых площадках и занимающая большие территории вблизи станции биоочистки
сточных вод, имеет по данным химической лаборатории Бортнической станции
биоочистки сточных вод физико-химические и агрохимические показатели, сведенные
в табл. 2.2.
Активный ил с одной стороны является коллоидно-химической системой биофлоков, а
с другой – микробоценозом, содержащим представителей практически всех
физиологических групп микроорганизмов.
Микробиологическая характеристика активного ила, выполненная нами в
соответствии рекомендациями руководства [113], дана в табл. 2.3.
Микроорганизмы культивировали на базовой среде состава (г/дм3): углеводы
(глюкоза), полипептиды (мясо-пептонный бульон – МПБ, отвар биомассы бобовых),
ацетат калия или другой источник углерода – 2, (NH4)2SO4 – 0.5, K2HPO4 – 0.35,
KH2PO4 – 0.15. Наряду с вышеуказанными легкоутилизируемыми источниками
углерода, использовали измельченную растительную биомассу бобовых.
Таблица 2.2.
Физико-химические и агрохимические показатели избыточной биомассы активного ила
Параметр
Значение
Норма
Содержание тяжелых металлов, мг/кг сухой массы
Sr
не более 300
Pb
61
не более 750
Cr
535
не более 750
Cd
не более 20
Zn
702
не более 2500
Mn
561
не более 2000
Cu
375
не более 1500
Ni
95
не более 300
Агрохимические показатели
Общий азот, %
3,27
не меньше 1,5
Общий фосфор, %
4,45
не меньше 0,7
Общий калий, %
0,12
не меньше 0,1
Кальций, %
3,29
Магний, %
0,95
Органическое вещество (сухая масса), %
59,7
не меньше 80
рН
6,4
6,5-8,0
Таблица 2.3.
Микробиологическая характеристика избыточной биомассы активного ила
Физиологическая группа микроорганизмов в микробоценозе
Численность микроорганизмов, клетки на 1 г сухой биомассы
Гетеротрофы-аэробы
1Ч108
Гетеротрофы-анаэробы
2Ч105
Аммонифицирующие аэробы
3Ч103
Аммонифицирующие анаэробы
1Ч107
Сульфатвостанавливающие
6Ч105
Целлюлозодеструкторы аэробные
3Ч106
Целлюлозодеструкторы анаэробные
3Ч102
2.1.3. Соединения тяжелых металлов
Для загрязнения почвы использовали CuCl2Ч6H2O, SrCl2Ч2H2O квалификации «х. ч.».
Органокомплексы тяжелых металлов Sr2+ и Cu2+ – цитратные и фульватные –
синтезировали путем перемешивания растворов соответствующих хлоридов в течение
2 суток с растворами лимонной/фульвиновой кислот при мольном соотношении 1 : 1
и массовом соотношении 1 : 5 соответственно. Сухие препараты фульвиновой
кислоты с молекулярной массой 1200 были получены из Института торфа, Беларусь.
2.2. Методы исследования
2.2.1. Подготовка почвы и микроорганизмов
Исходную почву освобождали от растительных остатков, высушивали, измельчали,
просеивали через сито с диаметром отверстий 1 мм, и из этой фракции получали
более высокодисперсную фракцию с диаметром частиц <50 мкм просеиванием через
сито 50 мкм. Для получения коллоидной (иловой) фракции использовали отмучивание
почвы с последующим отстаиванием на протяжении 23 часов и удалением столба
суспензии глубиной 7 см с помощью пипетки [111]. Размер частиц контролировали
микроскопически. Концентрирование иловой фракции (надосадочной) проводили путем
центрифугирования на центрифуге ОПН-8 (щ=13600g, t=10 мин). Гидрофобные
коллоиды торфа и гидрофильные монтмориллонита получали путем обработки
суспензии ультразвуком на приборе УЗДН с частотой 22 кГц в течение 5 мин при
интенсивности 3.88 Вт/см2.
Перед использованием активный ил концентрировали с одновременным отмыванием от
сточной жидкости дистиллированной водой в трех циклах (седиментация -
декантация жидкости - замена свежей водой - перемешивание). Почвенные и
био
- Київ+380960830922