2. Место, объекты и методы исследований
Актуальность проблемы утилизации короотходов возрастает и приобретает особый смысл для предприятий, на которых в процессе переработки древесины сбрасываются в качестве отходов: кора, опилки и щепа, которые не находят сбыта и вывозятся в отвалы. Только на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности образуется в год около 5 млн. т отходов окорки в расчете на 60%-ную влажность. Большая часть отходов окорки в настоящее время вывозится в отвал (Медведев Н.А., 1979). Так, только на Камском ЦБК образуется в год около 100 тыс. т отходов окорки, около половины которой вывозится в отвал. В результате их накопилось в отвале около 5 млн. т.
Объектом исследования являются короотходы отвала ООО «Камабумпром» в г. Краснокамске Пермского края. Кора складируется на рельеф местности в пределах отведенной территории. Отходы коры складируются на свободные места, куда можно подвезти отходы автомашиной. Строгое разграничение территории на карты и складирование отходов одного времени образования на конкретное место не производится. В настоящее время свежая кора лиственных пород складируется поверх отходов длительного времени хранения. Ранее на комбинате перерабатывали в основном древесину хвойных пород.
Короотходы отобраны в трех произвольных точках короотвала на территории предприятия.
Схема расположения точек отбора проб (приложение 1):
1. точка - первая куча отходов при заезде на короотвал, справа от дороги по отвалу. Отобраны три пробы:
1.1 - «верхняя проба» - проба отобрана выше уровня дороги, примерно 1,5 м от верха кучи, 0,5-0,8 м вглубь от склона кучи; объем пробы около 1 м3;
1.2 - «средняя проба» - проба отобрана на уровне дороги на 0,5-0,8 м вглубь от склона кучи; от верха кучи около 3 м;
1.3 - «нижняя проба» - проба отобрана ниже уровня дороги примерно на 2 м. Отмечена высокая температура пробы (рука не терпела);
2 точка - первая куча отходов при заезде на короотвал, слева от дороги по отвалу;
3 точка - вторая куча отходов при заезде на короотвал, справа от дороги по отвалу.
Из 1-3 м3 короотходов из ковша экскаватора с помощью лопаты методом точечных проб отобраны объединенные образцы 8-10 кг, которые были доставлены в лабораторию кафедры экологии. Методом квартования для исследования подготовлены пробы массой около 500 г каждая для каждой точки. Пробы высушены при комнатной температуре. Исходная влажность не определялась. Для анализов короотходы подвергались растиранию сначала руками, затем в ступке и просеяны через сито (диаметр частиц 0,25 мм).
Проведены следующие исследования:
1. Определение реакции среды солевой вытяжки по ГОСТ 27979-88 соотношение кора-экстрагент 1:10. Брали 5 г коры, добавляли 50 мл 1 Н КCl, суспензию интенсивно перемешивали, оставляли на 4-5 часов, периодически перемешивая. Определяли рН с помощью стеклянного и хлорид серебрянного электрода на приборе Анион 4100 .
2. Определение содержания золы по ГОСТ 26714-85 и органического вещества расчетным методом. Для термогравиметрического определения золы короотходы растирали, высушивали при температуре 105°С и на аналитических весах брали навеску 3 грамма. Навеску помещали в предварительно доведенные до постоянной массы фарфоровые тигли. Тигли с навесками помещали в холодную муфельную печь, постепенно доводили температуру до 800°С и выдерживали при этой температуре сначала два часа. Затем тигли охлаждали сначала в выключенной муфельной печи, затем в эксикаторе и взвешивали. Затем процесс сжигания проводили еще в течение 1 часа.
При необходимости процесс еще повторяли, пока вес тиглей не становился постоянным. Содержание золы определяли по убыли веса пробы. Содержание органического вещества, способного к сжиганию - расчетным методом.
3. Минерализация органического вещества по ГОСТ 26715-85. Мокрое озоление отходов проводили смесью концентрированных серной и азотной кислот в присутствии перекиси водорода до полного обесцвечивания раствора (в течение нескольких дней); после разведения смеси и ее фильтрования для удаления мелких частичек нерастворимых неорганических примесей (песка и др.) объем фильтрата доводили до 250 мл и использовали его для определения общего азота и общего фосфора.
4. Содержание общего азота по ГОСТ 26715-85. Соли аммония в фильтрате подвергались разложению щелочью, образующийся аммиак отгоняли в раствор борной кислоты и оттитровали его 0,05 М Н2SO4.
5. Содержание общего фосфора по ГОСТ 26717-85. Определялось содержание общего фосфора фотометрически, при этом использовалось поглощение света комплексом фосфатов с молибдатом аммония после их восстановления аскорбиновой кислотой на приборе КФК-3.
Все химические анализы проводились в трех повторностях, результаты статистически обрабатывались.
4. Определение фитотоксичности водной вытяжки из короотходов проводили методом проростков (Минеев В.Г., 2001) (приложение 2). В качестве тест-объектов выбраны семена редиса сорта Розово-красный с белым кончиком со всхожестью 95%. Для проведения опыта приготовлены водные вытяжки измельченной коры (размер частиц менее 0,25 мм), отобранной с разных точек (соотношение кора: вода водопроводная отстоянная 1:10). Вытяжки выдерживали 1 час при постоянном перемешивании. В чашки Петри помещали ватные диски, раскладывали по 50 откалиброванных семян одного (светлого) оттенка, добавляли 15 мл фильтрата водной вытяжки коры.
В качестве контроля использовали водопроводную отстоянную воду. Через 3 суток учитывали энергию прорастания по числу проросших семян, длину корня и длину побега, а также рассчитывали индекс проростка как отношение длины надземной части проростка к длине корня. Полученные значения сравнивали с результатами контроля и оценивали токсичность короотхода.
5. Определение фитотоксичности короотходов методом проростков (Орлов Д.С, 2002) (приложение 3). Проводено два опыта. По рекомендациям международного стандарта использованы две тест-культуры.
Опыт №1 - тест-объект - ячмень сорта Родник Прикамья - представитель однодольных растений семейства Злаковые (Poaceae).
Варианты опыта №1:
1. Контроль - почва;
2. Почва + N0,03P0,03К0,03;
3. Почва + измельченная кора с точки 1.1 (5 г/кг);
4. Почва + измельченная кора с точки 1.2 (5 г/кг);
5. Почва + измельченная кора с точки 1.3 (5 г/кг);
6. Почва + измельченная кора с точки 2 (5 г/кг);
7. Почва + измельченная кора с точки 3 (5 г/кг);
8. Почва + кора без измельчения с точки 2 (140 г/кг) + N0,03P0,03К0,03.
Для закладки опыта использовалась дерново-подзолистая среднесуглинистая почва. Почва среднекислая (рНKCl 4,6). Содержание гумуса низкое - 3,9%, содержание подвижных фосфатов очень высокое (395 мг/кг почвы). Опыт проводился при 70% влажности от полной влагоемкости почвы. Масса грунта около 300 г. Опыт проводился в пластиковых емкостях объемом 0,5 л. Площадь поверхности грунта 7Ч5 см2 . В каждую емкость высевалось 15 зерен. Наблюдения за растениями вели 14 дней.
Опыт №2 - тест-объект - горох сорта Ямальский, представитель двудольных растений семейства Бобовые (Fabaceae).
Варианты опыта №2:
1. Контроль - почва;
2. Почва + N0,03P0,03К0,03;
3. Почва + кора без измельчения 1.1 (140 г/кг);
4. Почва + кора без измельчения 1.2 (140 г/кг);
5. Почва + кора без измельчения 1.3 (140 г/кг);
6. Почва + кора без измельчения 2 (140 г/кг);
7. Почва + кора без измельчения 3 (140 г/кг);
8. Почва + кора без измельчения 1.3 + N0,03P0,03К0,03;
9. Почва + кора без измельчения 1.3 + N0,03P0,03К0,03 + СаСО3;
10. Почва + кора без измельчения 2 + N0,03P0,03К0,03.
Опыт проведен в четырех повторностях
6. Определение интенсивности разложения целлюлозы
Для определения влияния короотходов на ферментативную активность грунта проведен опыт определения скорости разложения целлюлозы. Для этого использовались льняные полотна размером 1 см2, которые подвергались разложению в течение 28 дней в специально приготовленном грунте, помещенном в чашки Петри.
Варианты опыта:
1. Контроль - почва
2. Почва + кора 1.1
3. Почва + кора 1.2
4. Почва + кора 1.3
5. Почва + кора 2
6. Почва + кора 3
На 250 г почвы внесено 35,7 г неизмельченной коры (размер частиц не более 10 мм). Влажность грунта составляет 80% полной влагоемкости. Вместимость одной чашки Петри - 71 г грунта.
Для каждого варианта короотхода высчитано необходимое количество воды исходя из влагоемкости грунта. Опыт заложен в четырех повторностях. Полученные результаты математически обработаны.
Все химические анализы и опыты проведены в лаборатории кафедры экологии Пермской государственной сельскохозяйственной академии имени академика Д.Н. Прянишникова. Результаты обработаны методами математической статистики (Доспехов Б.А., 1985).
химический ферментативный короотход почва