Виктор Горбунов - Дождевые черви для повышения урожая

Дождевые черви хорошо исследованы с точки зрения их микроэлементного состава и аккумуляции элементов-токсикантов в своих телах (Martin, Coughtrey, 1982; Покаржевский, 1985; Greig-Smith et al., 1992; Edwards, Bohlen, 1996). При попадании червей в среду, загрязненную микроэлементами, они достаточно легко аккумулируют их в своих тканях. Например, концентрация марганца в L.terrestris даже на заповедных территориях может колебаться в зависимости от места сбора от 68 до 127 мг/кг сухой массы, меди – от 50 до 69, цинка – от 172 до 320, молибдена – от 1,5 до 3,1, кобальта – от 5,8 до 6,2 мг/кг сухой массы. Содержание железа в дождевых червях от 200 мг/кг у почвенных дождевых червей доходит до 1450 мг/кг у E.fetida (Покаржевский, 1985). Загрязнение резко увеличивает концентрацию микроэлементов в телах червей фактически на порядок, а иногда и на порядки. В первую очередь это касается свинца и кадмия (Martin, Coughtrey, 1982; Покаржевский, 1985). Органические загрязнители также интенсивно аккумулируются в организме дождевых червей, что рассмотрено в ряде монографий и сборников (Greig-Smith et al., 1992; Donker et al., 1994; Edwards, Bohlen, 1996; Sheppard et al., 1998).

Аккумуляция тяжелых металлов или органических ксенобиотиков при культивировании червей на загрязненных субстратах не является препятствием для вермикультуры, так как методы очистки позволяют получить препараты, соответствующие нормам, но при этом черви способствуют уменьшению объема загрязненных субстратов.

Эффективность вермитехнологии на ОСВ в сравнительном аспекте с другими субстратами изучена в Брянской государственной сельскохозяйственной академии на открытой площадке и в закрытом отапливаемом помещении. В конце технологического опыта количество взрослых червей максимально возросло на субстрате с ОСВ, обогнав навоз крупного рогатого скота, конский и свиной навоз. Та же тенденция наблюдалась и по показателю количества молодых червей, числа коконов и выходу биомассы. А вот по выходу копролита ОСВ оказались на последнем месте.

Токсикологическая оценка биогумуса, проведенная по суммарному содержанию валовых и подвижных форм тяжелых металлов свинца, кадмия, кобальта, хрома, марганца, цинка, меди, железа, выявила значительное уменьшение их содержания при переработке навоза крупного рогатого скота дождевыми червями. Исходным субстратом для получения биогумуса явились: ОСВ – 70 %, подстилочный навоз – 20 %, солома – 10 % (водоканал Клин).

Данные этих исследований говорят о том, что использование вермикультуры для утилизации осадков сточных вод позволяет значительно снизить содержание тяжелых металлов. Их уменьшение не имеет четкой закономерности. Так, снижение содержания тяжелых металлов в биогумусе из активного ила колебалось от 22,3 (Sr) до 1,3 раза (Cd). Эти различия связаны в первую очередь с уровнем содержания того или иного элемента. Но такой четкой зависимости может и не быть.

При вермикультивировании осадков сточных вод (водоканал Клин) изменения были менее значительными, и они колебались от 2,9 (Pb) до 1,4 (Cu) раза. Несмотря на то, что содержание Pb превышает ПДК, в биогумусе из осадков сточных вод исчезли такие элементы как кадмий, кобальт, ртуть, что значительно снизило общую токсичность по сравнению с исходным субстратом.

Необходимо отметить высокое содержание цинка во всех рассматриваемых образцах биогумуса. Но, как установлено Б. Г. Ильиным, при загрязнении почвы цинком даже свыше 10 ПДК картофель, капуста, томат, морковь пригодны к употреблению по своим гигиеническим нормам.

Аналогичные результаты получены и другими исследователями. Установлено, что в процессе вермикультивирования происходит снижение как валовых, так и подвижных форм тяжелых металлов. Максимальная концентрация тяжелых металлов в организме калифорнийских червей отмечается уже через 10 дней, и содержание отдельных элементов в них увеличивается в 2–8 раз по сравнению с червями, находившимися в навозе крупного рогатого скота. Процесс зависит от адаптации червей к сырью. В серии опытов с твердыми отходами городских очистных сооружений, используемыми в различных соотношениях с соломой и птичьим пометом, количество червей увеличилось в течение 4,5 месяца в варианте опыта 35:25:45 в 30 раз, а в варианте 20:10:70 – всего в 7 раз.

Потенциал вермикультуры в качестве способа уменьшения популяций патогенных микроорганизмов был доказан в лабораторных условиях Митчелом еще в 1978 году. Но чтобы получить статус легитимного метода обеззараживания ОСВ, эта методика должна была пройти пилотные и широкомасштабные испытания и превратиться в стандартную операционную процедуру (СОП).

В марте 1997 года US EPA (организация по защите окружающей среды США) в сотрудничестве с American Earthworm Company (американская компания по разведению червей) начали совместный эксперимент в городе Окои штата Флорида. На основании информации, собранной во время эксперимента, предполагалось разработать методологию переработки отходов для US EPA. Для того чтобы US EPA приняла вермикультивирование в качестве альтернативного метода для получения продукта класса «А» США «Process to Further Reduce Pathogens» (PFRP) (самый высокий класс требований), необходимо было получить трех-четырехкратное уменьшение популяции патогенных микроорганизмов. Именно такое снижение привело бы к уверенности в том, что продукт, прошедший вермикомпостирование, соответствует всем нормам и требованиям класса «А» (фекальные колиформы – <1000 м.к./г сухого веса осадка; Salmonella sp. – <3 м.к./4 г сухого веса осадка и др.).

Эксперимент показал, что черви могут уменьшать популяции патогенных микроорганизмов, удовлетворяя стандартам US EPA, всего лишь за 144 часа, причем достижение стандартных значений по концентрации фекальных колиформ происходило через 24 часа (шестикратное снижение концентрации – 98,7 %), по Salmonella sp. – через 72 часа (тринадцатикратное снижение – 99,9 %), по энтеровирусам – через 72 часа (шестикратное снижение – 98,82 %), по яйцам гельминтов – через 144 часа (шестикратное снижение – 98,87 %).

Вермикомпостирование продемонстрировало достаточно быстрое уменьшение концентрации патогенных организмов, чтобы удовлетворить требования наивысшего стандарта класса «А». Более того, полученные результаты в 3–4 раза превышали стандартные требования. В сравнительном аспекте с другими, гораздо более дорогими и технологичными способами стабилизации отходов очистных сооружений, метод вермикомпостирования относительно недорог и требует минимум техники. Кроме того, в процессе вермикультивирования отсутствует фаза предварительного компостирования. До недавнего времени этот шаг осуществлялся для того, чтобы уменьшить популяцию патогенных микроорганизмов, но настоящее исследование показало, что черви и сами прекрасно справляются с этой задачей. Польза, которую могут принести черви очистным сооружениям, превысила прогнозы, предшествовавшие эксперименту.