CC BY
27
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
—
К ВОПРОСУ О ПОЧВЕННОМ МЕТОДЕ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД, СОДЕРЖАЩИХ КОБАЛЬТ
И ВОЛЬФРАМ
Аспирант И. М. Сеидов
Известно, что из многих способов обезвреживания сточных вод наиболее эффективным является почвенный метод, в частности обезвреживание сточных вод на земледельческих полях орошения.
Ввиду того что промышленные сточные воды характеризуются большим разнообразием состава, обезвреживание их на земледельческих полях орошения требует предварительного изучения. Мы изучали возможность обезвреживания на земледельческих полях промышленных сточных вод производства кобальта и вольфрама.
Промышленные сточные воды производства кобальта и вольфрама характеризуются высокой кислотностью (рН менее 3,5), значительными колебаниями уровня содержащихся в стоках хлоридов (1250—4708 мг/л), азота аммиака (142,8— 909,1 мг/л), плотного остатка (250—680 мг/л), кобальта (2,31—46 мг/л)у вольфрама (0,41—23,5 мг/л). Промышленные сточные воды отличаются сравнительно небольшим содержанием взвешенных веществ (44—86 мг/л). Микрофлора в них отсутствует.
Как известно, кобальт является широко распространенным в природе элементом, содержание его в почвах, по данным А. П. Виноградова, составляет в среднем 1,0'10_3%. Содержание кобальта в почвах определяет его количество в составе растений, произрастающих в данной местности, а от этого зависит поступление кобальта в организм травоядных животных. По данным О. А. Войнара, специфическое заболевание крупного рогатого скота и овец является результатом кобальтовой недостаточности.
Кобальт как биологический элемент участвует в важнейших жизненных процессах (обмен веществ, процесс кровотворения, активная роль в синтезе витамина В12). Токсическое действие кобальта менее изучено, чем его биологические свойства. По данным Г. М. Пархоменко, легко растворимые соединения кобальта (хлористый, углекислый кобальт) более токсичны, чем другие соединения. По данным О. А. Войнара, смертельная доза кобальта для животных равна 25—30 мг на 1 кг веса. Однако кобальт может применяться как антитоксическое вещество (В. Рожкова и др.).
Вольфрам мало распространен в природе и встречается в виде вольфраматов. Среднее содержание его в почвах составляет 1 —104%. Биологическая роль его в природе изучена очень мало. При действии вольфрама и его соединений на кожу, дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт отмечается существенное нарушение функций организма.
При введении с пищей значительных количеств вольфрамовокислого натрия отмечено угнетение активности тканевой ксантиноксидазы. Доза 94 мг/кг оказывает минимальный токсический эффект как на крыс, так и на цыплят [Хиггинс и др. (ЬП££1П5), 1956]. По данным 3. С. Каплун, Н. В. Мезенцевой, токсичность кобальта усиливается в присутствии вольфрама. Абсолютная смертельная доза кобальта для крыс в присутствии вольфрама равна 4 мг, в то время как для чистого металлического кобальта абсолютная смертельная доза равна 10 мг. Авторы объясняют данное явление возрастанием растворимости кобальта в присутствии вольфрама.
Влияние кобальта и вольфрама на санитарное состояние подзолистой супесчаной почвы, выращиваемых овощей и на грунтовые воды в основном изучали в полевых условиях и лишь в лабораторных условиях устанавливали влияние различных концентраций кобальта и вольфрама (0,5; 1,0; 5,0; 0,10 мг на 100 г почвы) на процессы нитрификации как при раздельном, так и совместном присутствии. О влиянии кобальта и вольфрама при раздельном и совместном их действии на процессы нитрификации в почве мы судили по убывающему количеству азота аммиака и нарастающему количеству азота нитратов.
Кобальт в концентрации 1,0 мг на 100 г почвы заметно ускоряет процессы нитрификации, а в концентрации 10,0 мг угнетает процессы нитрификации. Вольфрам в концентрации 10,0 мг на 100 г почвы не оказывает отрицательного влияния на процессы нитрификации в почве. В концентрации 1,0 мг на 100 г почвы вольфрам оказывает наибольшее стимулирующее действие на процессы нитрификации. При совместном присутствии кобальта и вольфрама процессы нитрификации заметно ускоряются при концентрациях 1,0 мг каждого ингредиента на 100 г почвы. Совместное присутствие кобальта и вольфрама в концентрациях по 5,0 мг на 100 г почвы значительно угнетает процессы нитрификации. Далее было проведено 3 серии полевых опытов. В первой серии опытов изучали влияние только одного вневегетационного орошения содержащим кобальт и вольфрам промышленным стоком без разведения и в разведении водопроводной водой в отношении 1:1. При этом с промышленным стоком без разведения с нормой 1000 ж3 на 1 га на 1 м2 почвы внесено 4500 мг кобальта и 19и0 мг вольфрама. С разведенным же промышленным стоком внесено в 2 раза меньше кобальта и вольфрама.
Во второй серии опытов изучали влияние как вневегетационного, так и вегетационного орошения подзолистой супесчаной почвы неразведенными и разведенными промышленными сточными водами, содержащими кобальт и вольфрам. Во вневеге-тационный период полив производили неразведенным промышленным стоком (1000 .и3 на 1 га) и разведенным водопроводной водой в отношении 1 : 1 (500 лО промышленного стока и 500 м3 водопроводной воды на 1 га). В период вегетации полив производили неразведенным и разведенным водопроводной водой в отношении 1:1 промышленным стоком из расчета 60% полной влагоемкости. При этом с неразведенным промышленным стоком внесено на 1 м2 почвы 6527,3 мг кобальта и 2763,1 мг вольфрама, а с разведенным внесены вдвое меньшие количества их.
В третьей серии опытов изучали влияние только одного вегетационного орошения неразведенными и разведенными промышленными сточными водами. Поливы производили из расчета 60% полной влагоемкости. С неразведенным промышленным стоком на 1 м2 подзолистой супесчаной почвы внесено 2027,3 мг кобальта и 863,0 мг вольфрама, с разведенным промышленным стоком внесены вдвое меньшие количества кобальта и вольфрама.
Химическим исследованием подзолистой супесчаной почвы, поливавшейся во вне-вегетационный период промышленной сточной водой, содержащей кобальт и вольфрам, установлено, что ингредиенты сточной воды — кобальт и вольфрам — оказали тормозящее влияние на процессы нитрификации в почве, определяемое количеством азота нитратов. Так, в почве слоя 0—25 см весной, поливавшейся во вневегетацион-ный период неразведенными промышленными сточными водами из расчета 1000 м3 на 1 га, было определено 1,30 мг азота нитратов на 100 г почвы, а в почве того же слоя, поливавшейся в тот же период разведенным водопроводной водой в отношении 1:1 промышленным стоком, азота нитратов было определено на 100 г почвы 2,23 мг. В почве слоя 0—25 см, не поливавшейся промышленным стоком, азота нитратов весной было определено 3,65 мг на 100 г почвы. Меньшее содержание азота нитратов в почве вариантов, поливавшихся промышленным стоком, объясняется угнетающим процессы нитрификации действием повышенных концентраций кобальта и вольфрама.
По химическим и бактериологическим показателям почва всех опытных вариантов первой серии опытов, поливавшаяся как водопроводной водой, так и промышленным стоком, найдена слабо загрязненной (коли-титр 0,01 и. санитарное число 0,93—0,96) во все сроки наблюдения.
Результаты химических и бактериологических исследований подзолистой супесчаной почвы второй серии опытов показали, что почва опытных вариантов в начале опыта и весной найдена слабо загрязненной (коли-титр 0,01, санитарное число 0,93—0,96). Осенью в конце опыта почва слоя 0—25 см, поливавшаяся водопроводной водой, по химическим показателям найдена чистой (санитарное число 1,0). Почва же, поливавшаяся промышленным стоком, по санитарному числу (0,76—0,89) найдена умеренно загрязненной. По бактериологическим показателям почва слоя 0—25 см всех опытных вариантов второй серии найдена слабо загрязненной (коли-титр 0,01).
Результаты третьей серии опытов по изучению влияния только одного вегетационного орошения подзолистой супесчаной почвы промышленной сточной водой, содержащей кобальт и вольфрам, как неразведенной, так и разведенной, указывают, что почва всех опытных вариантов по химическим и бактериологическим показателям во все сроки наблюдения найдена слабо загрязненной (коли-титр 0,1—0,01, санитарное число 0,93—0,96).
Химические исследования почвы слоя 0,25 см осенью и весной до полива показали, что почва всех вариантов содержала очень близкие количества азота нитратов: 3,65; 3.90; 3,73 мг на 100 г почвы. Исследования же почвы, поливавшейся во вневеге-тационный период промышленной сточной водой, содержащей кобальт и вольфрам, проведенные осенью и весной, показали, что почва после полива содержала азота нитратов на 39—64% меньше по сравнению с содержанием азота нитратов в почве, не поливавшейся промышленным стоком. Этим подчеркивается угнетающее действие кобальта и вольфрама на процессы нитрификации в почве.
Подзолистая супесчаная почва до опыта и при поливах водопроводной водой содержала 0,24 мг кобальта и 0,016 мг вольфрама на 100 г почвы, причем воднорас-творимые соединения кобальта и вольфрама в почве отсутствовали. После вневегета-ционного полива неразведенной промышленной сточной водой в 100 г почвы слоя 0—25 см обнаружено кобальта в 2,75 раза больше, а при поливе разведенной промышленной водой в 100 г почвы того же слоя кобальта определено в 1,75 раза больше, чем в почве, поливавшейся водопроводной водой. Вольфрама соответственно было больше в 24,5 и 11,5 раза, чем в почве того же слоя, поливавшейся водопроводной водой. При поливе почвы в оба периода промышленной сточной водой содержание кобальта и вольфрама увеличилось еще больше.
При поливе подзолистой супесчаной почвы только в период вегетации кобальта и вольфрама в почве определено значительно меньше. Проникновения кобальта и вольфрама в почву слоя 75—100 см всех вариантов не установлено. Почва слоя 75—100 см содержала в течение опыта 0,015 мг кобальта и 0,008 мг вольфрама на 100 г почвы.
Проведенными химико-бактериологическими исследованиями грунтовой воды, образцы которой отбирали в периоды максимального подъема * и спада уровня, установлено, что кобальт и вольфрам в грунтовой воде отсутствовали. Растения, выросшие на делянках, орошаемых промышленными стоками в разведении 1:1, имели лучший рост и развитие по сравнению с растениями, выращенными на контрольных делянках и поливавшихся неразведенным промышленным стоком. Овощи, выращенные на делянках, орошаемых промышленными сточными водами, по органо-лептическим признакам не отличались от овощей, выращенных на контрольных делянках.
Содержание кобальта и вольфрама в овощах (в миллиграммах в 1 кг свежего вещества)
Капуста МоркоЕь
Вариант опыта кобальт вольфрам кобальт вольфрам
Почва поливалась водопроводной водой (контроль) ...... 0,25 0,006 0,25 0,014
Почва поливалась промышленны-ными стоками без разведения 0,С9 0,031 0,88 0,097
Почва поливалась промышленным
стоком, разведенным водопроводной водой в отношении 1 : 1 0,55 0,010 0,48 0,025
Из таблицы видно, что капуста и морковь, выросшие на почве; поливавшейся промышленными сточными водами, содержащими кобальт и вольфрам, были обогащены указанными микроэлементами, причем в большей степени обогащенными найдены морковь и капуста, выросшие на почве, поливавшейся неразведенным промышленным стоком.
Чтобы судить о вредности или безвредности овощей, содержащих повышенные количества кобальта и вольфрама, мы провели опыты на животных (кроликах). Подопытным животным в течение 75 дней скармливали капусту и морковь. Животные первой группы (5) получали в рационе морковь и капусту, выросшие на почве, поливавшейся промышленным стоком без разведения; животные второй группы — те же овощи, выросшие на почве, поливавшейся промышленным стоком в разведении водопроводной водой в отношении 1:1; животные третьей группы (контроль) —морковь и капусту, выросшие на почве, поливавшейся водопроводной водой.
Кролики первой группы ежедневно с овощами получали 0,19 мг кобальта и 0,014 мг вольфрама, второй группы —0,13 мг кобальта и 0,004 мг вольфрама, третьей группы — 0.072 мг кобальта и 0,0024 мг вольфрама.
При изучении влияния овощей, обогащенных кобальтом и вольфрамом, на организм животных использовали динамику веса и изменение состава крови (количество гемоглобина, эритроцитов, лейкоцитов и холестерина).
Данные об изменении веса подопытных животных показывают, что все животные за период опыта прибавили в весе более 50% по отношению к исходному. Животные второй группы прибавили в весе по сравнению с контрольными на 9,7%, в то время как у животных первой группы прирост в весе был на 5% меньше, чем у контрольных.
Содер жание гемоглобина в крови животных контрольной группы к концу опыта практически не изменилось. В крови животных первой группы, получавших с овощами кобальта 0,19 мг и вольфрама 0,014 мг (первая группа), содержание гемоглобина
к концу опыта составляло 115% по отношению к исходному уровню; у животных второй группы, получавших ежедневно с овощами кобальта 0,13 мг и вольфрама 0,004 мг, к концу опыта содержание гемоглобина достигало 104% по отношению к исходному. Количество эритроцитов в конце опыта у животных всех групп увеличилось, причем у животных первой группы на 15%, а второй группы на 10% и у животных контрольной группы на 5% по отношению к исходному уровню.
Мы также получили данные о содержании лейкоцитов в крови подопытных животных. У кроликов первой групы количество лейкоцитов в крови по сравнению с исходным уровнем (100%) составляло 94%, второй группы — 98% и кроликов контрольных животных— 115%.
На рисунке приведены данные о влиянии обогащенных кобальтом и вольфрамом овощей на содержание в крови подопытных животных холестерина. Из рисунка видно, что количество холестерина в крови кроликов первой группы составляло к концу опыта 93% по отношению к исходному содержанию, принятому за 100%. У животных второй группы содержание холестерина к концу опыта уменьшилось на 10%, в то время как у животных контрольной группы содержание холестерина увеличивалось на 7%.
Выводы
1. Кобальт и вольфрам при совместном присутствии в количестве по 1,0 мг на 100 г подзолистой супесчаной почвы стимулируют процессы нитрификации в почве.
2. Вневегетационное орошение подзолистой супесчаной почвы промышленной сточной водой (неразведенной и разведенной водопроводной водой в отношении 1:1), содержащей кобальт и вольфрам, из расчета 1000 ж3 на 1 г при одноразовом внесении оказывало задерживающее влияние на процессы нитрификации в почве.
3. Овощи (капуста и морковь), выросшие на почве, поливавшейся промышленными сточными водами, содержащими кобальт и вольфрам, найдены обогащенными кобальтом в 2—3 раза и вольфрамом в 3—5 раз больше, чем те же овощи, выросшие на почве, поливавшейся водопроводной водой.
4. Обогащенные кобальтом и вольфрамом морковь и капуста не оказали отрицательного влияния на рост и развитие кроликов. У кроликов отмечается некоторая тенденция к увеличению количества эритроцитов, гемоглобина, снижению количества холестерина в крови К
ЛИТЕРАТУРА
В о й н а р А. О. Биологическая роль микроэлементов в организме животных и • человека. М., 1953 —Каплун 3. С., Мезенцева Н. В. Ж. гиг., эпидемиол., ми-хробиол. (Прага), 1960, т. 4. № 4, стр. 398. — Пархоменко Г. М. Фармакол. и токсикол., 1948, т. 11, в. 6, стр. 48.—Р о ж к о в В. М., Степа нен ко Н. С., Усова К. М. Физиол. ж. СССР, 1935, т. 29, стр. 582.— Н i g g i n s E. S., Richert D. A. et al., J. Nutr., 1956, v. 59, p. 539.
Поступила 10/V 1963 r.
-Ar * *
1 Полученные автором материалы свидетельствуют об актуальности изучаемого зопроса и необходимости дальнейших более углубленных исследований, в частности санитарно-токсикологическом направлении. — Ред.
%
Содержание холестерина в крови (в %).
1 — первая группа животных, получавших овощи с полей, орошаемых промышленными сточными водами без разведения; 2 — вторая группа животных, получавших овощи с полей, орошаемых промышленными сточными водами в- разведении водопроводной водой в отношении 1:1; 3 — контрольная группа животных, получавших овощи с полей, орошаемых водопроводной водой.
