ХИМИЧЕСКОЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ СТОЧНЫХ ВОД В МЕСТАХ СКЛАДИРОВАНИЯ ФОСФОРСОДЕРЖАЩИХ ШЛАМОВ Г.ШЫМКЕНТ, КАЗАХСТАН

CHEMICAL AND MICROBIOLOGICAL EXAMINATION OF WASTEWATER IN STORAGE SITES OF PHOSPHORUS-CONTAINING SLUDGE SHYMKENT, KAZAKHSTAN

A. Issayeva

Doctor of Biological Sciences, Professor, M.Auezov SKU,

Kazakhstan, Shymkent

E. Issayev

Candidate of Biological Sciences, Associate Professor, M.Auezov SKU,

Kazakhstan, Shymkent

A. Tleukeyeva

Doctoral student of M.Auezov SKU,

Kazakhstan, Shymkent

АННОТАЦИЯ

Сточные воды, накапливающиеся в районе складирования фосфорсодержащих шламов г.Шымкент, могут содержать различные биогенные элементы, необходимые для роста и развития сельскохозяйственных культур и микроорганизмов. Однако это возможно только при наличии безопасных компонентов в их составе. В этой связи, целью исследования было установление химического и микробиологического состава сточных вод в районе складирования фосфорсодержащих шламов в г.Шымкент.  Результатами проведенных исследований установлено, что химический состав фосфорсодержащих сточных вод в местах складирования шламов в г.Шымкент идентичен и отличается только количественными характеристиками ингредиентов с преобладанием фосфатов, сульфатов и хлоридов. В то же время, гидробиологический состав обедненный, но наличие биогенных элементов в виде фосфатов и калия способствует эвтрофикации воды. Микрофлора вод перодставлена микроорганизмами, участвующими в биогеохимическом цикле фосфора и азота в природе.

ABSTRACT

Wastewater accumulating in the storage area of phosphorus-containing sludge in Shymkent may contain various biogenic elements necessary for the growth and development of crops and microorganisms. However, this is possible only if there are safe components in their composition. In this regard, the purpose of the study was to establish the chemical and microbiological composition of wastewater in the storage area of phosphorus-containing sludge in Shymkent. The results of the conducted studies have established that the chemical composition of phosphorus-containing wastewater in the sludge storage sites in Shymkent is identical and differs only in the quantitative characteristics of the ingredients with a predominance of phosphates, sulfates and chlorides. At the same time, the hydrobiological composition is depleted, but the presence of biogenic elements in the form of phosphates and potassium contributes to the eutrophication of water. The microflora of waters is represented by microorganisms involved in the biogeochemical cycle of phosphorus and nitrogen in nature.

Ключевые слова: фосфорсодержащие сточные воды, химический состав, организмы-гидробионты, микрофлора.

Keywords: phosphorus-containing wastewater, chemical composition, hydrobiont organisms, microflora.

В Казахстане одним из сырьевых источников фосфора является крупнейшее фосфоритовое месторождение, расположенное на юго-востоке Казахстана. После использования основных компонентов для получения целого ряда фосфорсодержащих удобрений в отходах, тем не менее, остается комплекс ценных компонентов. Многие авторы обращают внимание на наличие драгоценных металлов [1, с.192] или редкоземельных элементов в  них [2, с.383; 3, с.340], упуская наличие биогенных элементов. Особое место занимают сточные воды, формирующиеся после заливания возгорающихся форм фосфора и природных осадков. Гипотетически можно предположить возможность использования таких водных растворов в качестве жидких удобрений или питательных растворов для культивирования микроорганизмов. В том или ином случае, сточные воды представляют собой раствор комплекса биогенных компонентов, необходимых для роста и  развития автотрофных организмов. В этой связи, целью исследования было установление химического и микробиологического состава сточных вод в районе складирования фосфорсодержащих шламов в г.Шымкент.

Объект и методы исследований: фосфорсодержащие шлаки и шламы складированы в границе города Шымкент Туркестанской области и занимают 16,6 га земель. В качестве объектов исследования были использованы пробы фосфорсодержащих водных растворов: А- проба, отобранная из ямы на месте складирования фосфорсодержащих шламов; Б- проба, отобранная из точки после хранения фосфорсодержащих шламов; В- проба, отобранная из бетонированного резервуара после промывки шламов.

Для изучения химического состава  использовались хроматографические методы с применением ионного хроматографа Dionex ICS-1600.

При изоляции микроорганизмов использовались традиционные методы: гетеротрофы выращивались на среде РПА, микромицеты –на среде Чапека, азотфиксаторы –на среде Эшби. Питательные среды и микробиологическая посуда стерилизовались согласно условиям в бактериологическом автоклаве (СПГА-100-I-HH). Культивирование микроорганизмов проводилось в термостате с программируемой температурой (TC 1/80).

Результаты исследований и их обсуждение

Органолептические характеристики проб показали следующее:  Проба А – мутный раствор болотного цвета с резким химическим запахом. После отстаивания муть выпадает в рыхлый осадок. При отстаивании в течение нескольких суток на поверхности раствора образуется белая пленка. Проба Б – мутный раствор светло-коричневого цвета с резким химическим запахом. После отстаивания муть выпадает в рыхлый осадок. Проба В - раствор зеленого цвета со слабым запахом. Осадок образуется только после многодневного отстаивания в темном месте. При наличии доступных источников солнечного освещения сохраняет визуальные параметры.

Хроматографический анализ показал, что состав проб А, Б, В аналогичен и отличается количественными характеристиками содержащихся ингредиентов (таблица 1). Наибольшее количество натрия, калия, аммония, фосфатов, хлоридов, сульфатов и фторидов обнаружено в пробе Б.

Таблица 1.

Химический состав проб фосфорсодержащих сточных вод

Гидробиологический анализ выявил, что состав организмов-гидробионтов представлен видами, устойчивыми к высокому содержанию солей в кислой среде (таблица 2).

Таблица 2.

Организмы-гидробионты фосфорсодержащих сточных вод

Микрофлора проб А и Б идентична, обильно представлена кокковидными бактериями одиночной и стрептококковой конфигурации, образующими мелкие круглые выпуклые колонии с ровным и гладким краем, диаметром 2-3 мм, молочного цвета. Микрофлора пробы В представлена кокками, образующие крупные круглые выпуклые колонии с ровным и гладким краем, диаметром 2-8 мм, розово-красного цвета, непрозрачные с однородной структурой. Доминирующая группа микроорганизмов представлена видом Bacillus megaterium var. рhosphaticum. Помимо них отмечены виды рода Micrococcus. Азотфиксирующие микроорганизмы представлены олигонитрофильными видами, в незначительных количествах встречаются Azotobacter vinelandii.

Заключение

Химический состав фосфорсодержащих сточных вод в местах складирования шламов в г.Шымкент идентичен и отличается только количественными характеристиками ингредиентов с преобладанием фосфатов, сульфатов и хлоридов. Гидробиологический состав обедненный, однако наличие биогенных элементов в виде фосфатов и калия способствует эвтрофикации воды. Микрофлора вод характеризуется преобладанием форм микроорганизмов, участвующих в биогеохимическом цикле фосфора и азота в природе.

Исследование выполнено в рамках гранта МОН РК AP14869410 «Технология получения органических удобрений на основе утилизации фосфорсодержащих и углесодержащих отходов для повышения урожайности овощных культур Туркестанской области» (2022-2024).

Список литературы:

1. Galfati I.,  Sassi A. B., Zaier A.,  Bourhardon J. L., Bilal E.,  Joron J. L., Sassi S. Geochemistry and mineralogy of Paleocene–Eocene Oum El Khechebphosphorites (Gafsa–Metlaoui Basin) Tunisia.Geochemical Journal. 44, 189 – 210, 2010.
2. Iqdari, A., Velde, B., Benalioulhaj, N., Dujan, S. C. and Yamine, N. C.R. Geoscience.  Exchange of light rare earth for Ca in apatite. 2003, 335, 381–390.
3. Kidder, D. L., Krishnaswamy, R. and Mapes, R. H. Chem.Geol. Elemental mobility in phosphatic shale during concretion growth and implications for provenance analysis. 2003, 198, 335–353.