Утилизация промышленных отходов с использованием вермикомпоста (продукта жизнедеятельности красных калифорнийских червей)

дипломная работа

Введение

Актуальность. В настоящее время существует проблема деградации почв, снижения её плодородия, остро стоит проблема утилизации органических отходов городского и сельского хозяйства, отходов промышленного производства. Причиной возникших проблем является неразумная хозяйственная деятельность человека: неумеренное употребление удобрений и пестицидов, вырубка деревьев и кустарников, перевыпас скота, несовершенство технологий безотходного производства в промышленности, следствием которого является накопление в отвалах, полигонах десятков миллионов тонн отходов и загрязнение почв тяжёлыми металлами. Из них полтора миллиарда тонн - токсичные (обладают общетоксическими, токсико-генетическими, эмбриотоксическими, канцерогенными и другими негативными свойствами). Четыре тысячи промышленных отвалов переполнены. Многие из них находятся в аварийном состоянии.

Существующие проблемы заставляют изыскать возможности применения экологически чистых и безотходных технологий для повышения плодородия почв и утилизации отходов городского и сельского хозяйства, промышленного производства. Одним из перспективных направлений является - утилизация промышленных отходов биологическим способом (с использованием вермикомпоста, или биогумуса) и создание на их поверхностях устойчивых культурфитоценозов.

В результате селекции красных дождевых червей человеком были получены гибриды, которые используются для переработки и утилизации органических отходов с целью получения ценного продукта - биогумуса. В природе дождевые черви являются биологическим фактором процесса почвообразования. Они разрыхляют почву на большую глубину, содействуя проникновению воздуха и влаги, перепахивают почву, способствуют накоплению в почве органических веществ и образованию перегноя.

Объекты исследования - отходы железорудного обогащения хвосто-хранилища Абагурской аглофабрики, шламовые отходы ЗСМК и золошлаковые отходы Томь-Усинской ГРЭС; вермикомпост - продукт переработки красных калифорнийских червей; яровая пшеница сорта «Новосибирская-29».

Предмет исследования - восстановление плодородия техногенно нару-шенных земель с использованием органических мелиорантов - продукта переработки красных калифорнийских червей.

Целью данной работы является изучение возможностей дождевых червей в процессе почвообразования, практического применения продукта их жизнедеятельности - вермикомпоста в процессе утилизации промышленных отходов угольной, металлургической и энергетической отраслей для создания устойчивого травостоя и оздоровления окружающей природной среды.

Исходя из цели работы, были поставлены задачи:

1. Изучить общие вопросы биологии, жизнедеятельности дождевых червей, обобщить зарубежный и отечественный опыт по вермикультивированию.

2. Разработать практические рекомендации по содержанию дождевых червей в домашних условиях, культивированию их на садовом участке и получению вермикомпоста.

3. В практическом исследовании показать возможность применения вермикомпоста для утилизации производственных отходов.

4. На основе материалов работы разработать урок по биологии по теме «Тип Кольчатые черви».

Методы исследования: полевой (сбор материала), описательный, лабораторный эксперимент, микроскопический, метод количественной оценки содержания пигментов (оптический с использованием фотоэлектроколо-риметра), цитохимический, морфологический.

Апробация. Материалы настоящей работы были изложены в докладе «Утилизация промышленных отходов с использованием вермикомпоста» на второй Международной научно-практической конференции «Управление отходами - основа восстановления экологического равновесия в Кузбассе» (Новокузнецк, 2008 г.) [20], на межвузовской студенческой конференции при филиале Санкт-Петербургского института внешнеэкономических связей, экономики и права (Новокузнецк, 2009 г.).

Практическая значимость. Результаты исследования могут быть использованы при проведении рекультивационных мероприятий специалистами-мелиораторами, садоводами-любителями при подготовке почвы к посадке рассады, цветоводами при формировании почвосмесей для комнатных растений, а также на уроках биологии в 7-ом классе в теме «Тип Кольчатые черви».

Структура и объём работы. Настоящая работа объёмом 93 страницы состоит из введения, 3 глав, заключения, списка литературы, который содержит 32 источника на русском языке. Работа иллюстрирована 46 рисунками, содержит 9 таблиц.

Выражаю особую благодарность своему научному руководителю за помощь в написании настоящей работы: доктору сельскохозяйственных наук, заведующему кафедрой ботаники Водолееву Анатолию Сергеевичу. Также благодарю библиотекарей Научной библиотеки ЕГФ КузГПА за предоставленные книги.

Глава 1. Общие сведения о культивируемых дождевых червях

1.1 История исследования дождевых червей

О пользе дождевых червей для плодородия земли было известно людям издавна. Древние египтяне обожествляли дождевого червя, считая его священным животным. Античные земледельцы знали, что на почвах, где водятся черви, урожай всегда богаче.

Первые системные научные исследования дождевых червей, проводившиеся рядом учёных в Англии, Франции и Германии относятся к первой половине XIX века. Однако основной вклад в развитие этой темы внёс Чарльз Дарвин, который заинтересовался дождевыми червями ещё в молодые годы и посвятил их изучению более 40 лет жизни. В своей классической работе «Образование растительного слоя земли деятельностью дождевых червей и наблюдения над их образом жизни», опубликованной им за год до смерти в 1881 году он отмечал, что «...Почва правильно обрабатывалась червями и будет обрабатываться ими... Черви превосходным образом подготавливают землю для роста растений... Весь существующий растительный слой уже не раз прошёл через кишечный канал червей и ещё пройдёт много раз... Тщательно перемешивают они всю почву, подобно садовнику, готовящему измельчённую землю для своих самых изысканных растений... Весьма сомнительно, чтобы нашлись ещё другие животные, которые в истории земной коры заняли бы столь видное место» [18].

В России первыми исследованиями почвообразовательной деятельности дождевых червей в конце XIX века, продолжив работу Ч. Дарвина, занимался Г.Н. Высоцкий. Полученные им результаты, а также труды таких учёных, как Н.А. Димо и М.С. Гилярова расширили и углубили сведения о дождевых червях и их роли в почвообразовании [15, 16, 17]. Однако, затем на долгие годы дождевой червь, как объект изучения, был забыт и более полувека ни биологи, ни почвоведы не обращались к этой теме.

Делись добром ;)