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 растертиранию 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 хлоридсеребрянного 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 + N_0,03P_0,03К_0,03;

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) + N_0,03P_0,03К_0,03.

Для закладки опыта использовалась дерново-подзолистая среднесуглинистая почва. Почва среднекислая (рН_KCl 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 7×5 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 + N_0,03P_0,03К_0,03 ;

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 + N_0,03P_0,03К_0,03;

9. Почва + кора без измельчения 1.3 + N_0,03P_0,03К_0,03 + СаСО₃;

10. Почва + кора без измельчения 2 + N_0,03P_0,03К_0,03.

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).