Geum.ru

Удк [631. 6: 628. 3]: 631. 22+504. 06

Вид материалаДокументы
Подобный материал:

УДК [631.6:628.3]:631.22+504.06


Мелиоративное состояние земель при орошении сточными водами животноводческих комплексов и пути улучшения экологической обстановки


Н.С. Мусийчук, В.И. Шмаков

ФГОУ ВПО Омский государственный аграрный университет, г. Омск, Россия




В настоящее время методы и средства охраны окружающей среды непрерывно меняются, расширяются и совершенствуются. Воздействие человека на природу стало сложным и интенсивным. Высокая концентрация производства, рост городов, интенсификация сельского хозяйства, а также создание многочисленных животноводческих комплексов требуют рационального, научно обоснованного регулирования взаимодействия человека и природы.

Утилизация концентрированных стоков способна вызвать нежелательные изменения мелиоративного состояния используемых земель, качественных показателей поверхностных и подземных водных источников, почвы и воздушного пространства. Огромное количество стоков образуется при концентрации животных на ограниченной площади и бесподстилочном их содержании. Объём стоков зависит от способа содержания скота, его поголовья, вида и возраста животных, продолжительности стойлового периода, принятой системы удаления навоза, вида кормов. Большое внимание на объём стоков оказывает уровень эксплуатации систем навозоудаления, а также техническое состояние поилок и других водопроводных узлов.

Одним из перспективных способов утилизации сточных вод животноводческих комплексов является использование их на орошение. При орошении полей сточными водами решается одновременно несколько задач: происходит почвенная очистка сточных вод, предотвращается сброс неочищенных сточных вод в водоисточники, увлажняется почва и утилизируются питательные элементы сточных вод, что повышает урожайность сельскохозяйственных культур.

Навозные стоки обладают хорошей текучестью, и при соответствующей подготовке их можно транспортировать по трубопроводам и распределять по полю с помощью поливной техники. При этом оросительная система становится многоцелевой, то есть позволяет производить поливы водой, стоками или их смесью с водой. Однако развитие данного вида орошения сдерживается ввиду боязни отрицательного влияния сточных вод на агромелиоративные свойства почв, урожайность, качество сельскохозяйственной продукции и природную среду в целом. Всё более актуальной становится защита природных вод и почвы от отрицательного воздействия на них сточных вод. В частности, это относится к свинофермам, сточные воды которых используют для орошения и удобрения почв.

При увлажнительном орошении нормы и сроки поливов назначают, исходя из водопотребления культур. При этом концентрации веществ в поливной воде должны быть

близки к растворам, применяемым при водной культуре растений, и так ограничены, чтобы регулярное орошение не оказывало отрицательного влияния на рост и развитие культур, качество урожая и обеспечивало оптимальную подкормку растений и рациональное использование питательных веществ сточных вод.

ППри удобрительных поливах, которые проводят в основном во вневегетационный период, концентрация питательных элементов и органического вещества в поливной воде может быть повышенной. Такое зарядковое орошение проводят малыми поливными нормами во вневегетационный период, когда разбавление сточных вод до необходимой концентрации при увлажнительном орошении экономически или технически не оправдано.

Почвенный метод очистки с орошением сельскохозяйственных культур, использующих питательные вещества для роста, является наиболее рациональным. Однако несбалансированное для сельскохозяйственных растений содержание отдельных видов биогенных веществ в стоках может нанести экологический ущерб водным объектам и почве в результате избыточного поступления отдельных биогенных элементов, содержащихся в стоках. В первую очередь, это относится к соединениям азота и фосфора.

ППрактика использования стоков на орошение в Омской области на крупном Лузинском свинокомплексе показала, что органические вещества стоков не создают угрозы загрязнения почв, поскольку поверхностный слой земли обладает мощной деструкционной способностью. Избыточное содержание азота представляет опасность, главным образом, для водных объектов, так как соединения азота вымываются из почвы. Кроме того, немаловажен тот факт, что перед подачей на орошение стоки свинокомплекса подготавливаются, чтобы существенно снизить риск загрязнения окружающей природной среды (см. таблицу) 1). На первом этапе идёт их разделение на фракции – жидкую навозную и твёрдую навозную. Твёрдая фракция вывозится на поля и запахивается, жидкая используется для орошения. Снижение содержания взвешенных веществ проводится в отстойниках, а обеззараживание стоков происходит путём длительной стабилизации в ёмкостях. Для снижения угрозы ухудшения экологической обстановки на орошаемых массивах и прилегающих территориях нормируется поступление биогенных элементов, концентрация их снижается путём разбавления чистой водой. Проводится регулярный лабораторный контроль качества стоков, состояния почвы и грунтовых вод, качества растениеводческой продукции, корректируется режим орошения, применяются современные методы химизации.


Таблица 1 – Изменение характеристики стоков в процессе их подготовки


Показатели
До подготовки
Отстоенные стоки

W, %
97,5...98,6
99,8

pH
7,6
7,0

Nобщ, %
0,076
0,06

Nаммиач, %
0,062
0,052

P2O5, %
0,029
0,013

K2O,%
0,034
0,032


т Лузинского комплекса показывает: применение животноводческих стоков на орошение эффективно для создания прочной кормовой базы комплекса и охраны окружающей природной среды при соблюдении правил эксплуатации, режима орошения, а также ряда требований, предъявляемых к качеству сточных вод.

Опыт Лузинского комплекса показывает: применение животноводческих стоков на орошение эффективно для создания прочной кормовой базы комплекса и охраны окружающей природной среды при соблюдении правил эксплуатации, режима орошения, а также ряда требований, предъявляемых к качеству сточных вод.

Сточные воды, используемые на орошение, должны отвечать агромелиоративным требованиям, предъявляемым к поливной воде, в целях получения на полях орошения высоких урожаев, полноценного качества продукции, а также повышения плодородия почвы и улучшения её мелиоративного состояния. О пригодности сточных вод для орошения судят по химическому анализу воды с учётом климатических особенностей района и почвенно-мелиоративных данных объекта. Пригодными для орошения следует считать те стоки, орошение которыми не оказывает отрицательного влияния на плодородие почв, не снижает урожай сельскохозяйственных культур и качество выращенной продукции, в почве не накапливаются токсические вещества. Орошение сточными водами не должно вызывать засоления, осолонцевания почвы, угнетения роста и развития растений. Пригодность воды для орошения зависит от вида растений, типа почв, их дренированности, соотношения катионов и анионов в воде.

Засоление почвы при орошении сточными водами предупреждают гидромелиоративными и агрономическими приёмами. Подбор культур определяется санитарными требованиями к получаемой продукции, режимом подачи и составом сточных вод, почвенно-мелиоративными условиями, а также сложившейся специализацией и направлением сельскохозяйственного производства.

Для полного разложения веществ, поступающих со сточной водой, обработка почв и уход за посевами должны быть направлены на поддержание оптимального водно-воздушного режима, улучшение водно-физических свойств и повышение плодородия почвы. Это способствует созданию более благоприятных ветеринарно-санитарных условий использования полученной продукции.

Лугопастбищные травы, орошаемые сточными водами, развивают мощную корневую систему и образуют плотную дернину. Это создаёт благоприятные условия для хорошей очистки сточных вод на полях орошения: поливная вода, прошедшая через дернину и активный слой почвы, освобождается от взвешенных и в значительной степени от растворённых веществ.

Наибольший эффект дает орошение сточными водами многолетних трав, которое обеспечивает получение с единицы площади максимума дешёвой и высококачественной кормовой продукции. В связи с этим большое значение имеют правильный подбор бобовых и злаковых трав и технология возделывания их на корм при орошении сточными водами. Кроме того, с экономической точки зрения, целесообразнее использовать навозные стоки крупных животноводческих комплексов на орошение кормовых сельскохозяйственных культур в сочетании с поливной водой, подавая их в имеющуюся в хозяйствах оросительную сеть как питательный раствор.

При орошении навозные стоки, фильтруясь через почвенный слой, подвергаются активному воздействию многочисленных почвенных микроорганизмов. В результате сложного комплекса биологических и биохимических процессов происходит обогащение почвы органическим веществом и минеральными элементами. Использование стоков на удобрительное орошение позволяет уменьшить потребность хозяйств в минеральных удобрениях, повысить урожайность кормовых культур и предотвратить загрязнение водоёмов.

Под воздействием многочисленных организмов, находящихся в почве, происходит естественное обеззараживание сточных вод. Использование животноводческих стоков для удобрений при соответствующей подготовке обеспечивает полную их переработку в почве с помощью микрофлоры, растений и солнечной радиации. После прохождения метрового слоя почвы поглощение органических веществ из жидкого навоза составляет: азота – 98,2%, калия – 99,7%, фосфора – 100%. Земледельческие поля орошения являются средством интенсификации сельскохозяйственного производства и одновременно природоохранным мероприятием. Использование очищенных сточных вод для орошения – мера вынужденная, но в то же время при соблюдении технологической дисциплины она позволяет предотвратить сброс сточных вод в естественные водоисточники. Однако опыт и проведённые исследования показывают, что в процессе сельскохозяйственного использования сточных вод возможны и отрицательные последствия, отражающиеся, в частности, на качестве подземных и поверхностных вод. Для предупреждения загрязнения грунтовых вод необходимо строгое соблюдение режима орошения, техники полива, эксплуатационных требований, а также наличие дренажа. Создание гидрохимической сети наблюдательных скважин в районе орошения сточными водами предусматривает: своевременное обнаружение загрязнения грунтовых вод; изучение динамики загрязнения во времени и по площади (скорость и направление распространения загрязнения, площадь загрязнения грунтовых вод); изучение движения загрязняющих веществ с учётом физико-химических процессов их взаимодействия с грунтовыми водами и породами, а также природных процессов самоочищения загрязнённых грунтовых вод; корректировку прогноза распространения загрязненных вод в пласте по результатам наблюдения за их фактическим движением. Сеть наблюдательных скважин должна быть размещена с учётом следующих факторов: местоположения и размеров полей орошения сточными водами, конфигурации области загрязнения грунтовых вод; строения водоносного горизонта и его границ, направления и скорости движения загрязненных грунтовых вод; положения ближайших к полям орошения водозаборов и путей поступления к ним загрязнённых грунтовых вод и др.

При правильной эксплуатации оросительной системы грунтовые воды не загрязняются, в почве обеспечиваются полная очистка сточных вод и их обеззараживание, а также сохраняется необходимый режим грунтовых вод. Техническую эксплуатацию оросительной сети при орошении сточными водами необходимо проводить особенно тщательно, чтобы предупредить возможные повреждения. Почвенный метод очистки сточных вод и животноводческих стоков приемлем лишь при условии строгого соблюдения режима полива сточными водами, достаточной площади для их распределения, научно обоснованных норм и сроков их внесения. Охрана поверхностных и подземных вод при орошении сточными водами достигается, в первую очередь, высоким уровнем эксплуатации оросительных систем.

Обязательным и необходимым условием в исследованиях по орошению сточными водами является комплексность, обеспечивающая успешное решение вопросов. Наряду с мелиораторами, гидротехниками и агрономами в этих работах должны принимать участие специалисты коммунальных и санитарно-гигиенических организаций.

Полив сточными водами улучшает водно-физические и физико-химические свойства почвы. Высокая водопроницаемость и фильтрационная способность лёгких песчаных почв в результате многолетнего орошения сточными водами снижается, накапливается гумус (в результате закрепления органического вещества), уменьшается объёмная масса, а капиллярная влагоёмкость увеличивается. Образующиеся водопрочные агрегаты увеличивают гидрофильность и способность почвы лучше поглощать воду и питательные вещества. Накопление гумуса, азота, фосфора и калия в почве при орошении сточными водами – один из главных показателей благоприятного влияния этих вод.

Опыт эксплуатации оросительных систем с использованием стоков показал, что перспектива применения технологии орошения стоками во многом будет зависеть от надёжности, автоматизации и контроля параметров системы подготовки и хранения стоков. Особенно строго контролируется размер частиц (не более 10 мм), полное обеззараживание и предельно допустимые концентрации ингредиентов, способствующих коррозионному разрушению материалов системы орошения, загрязнения почвы и грунтовых вод.

Технический процесс орошения стоками высокопроизводителен. В сравнении со способом вывозки стоков на поля цистернами - жижеразбрасователями производительность процесса орошения в десятки раз больше. При этом затраты на транспортировку и внесение 1м3 стоков сокращаются в 2,4 раза, а одновременное удобрение и орошение увеличивает урожай многолетних трав на 30…40%.

Выбор способа и техники полива зависит от химического состава сточных вод, почвенно-мелиоративных и климатических условий, размера орошаемой площади и её рельефа, необходимости проведения только вегетационных поливов или круглогодичных поливов, вида получаемой продукции и характера её использования. Выбор способа и техники полива зависит от химического состава сточных вод, почвенно-мелиоративных и климатических условий, размера орошаемой площади и её рельефа, необходимости проведения только вегетационных поливов или круглогодичных поливов, вида получаемой продукции и характера её использования. Распределение стоков по полю как завершающая операция технологии полива во многом определяет функционирование всей системы, а также качество полива, загрязнение воздуха и растений, размер санитарно-защитной зоны. Поэтому перспективным направлением в орошении сточными водами будет разработка технических и технологических решений по распределению стоков на полях орошения. Таким образом, в цели и задачи исследований процесса орошения сточными водами должно входить:

- обоснование режима орошения кормовых культур сточными водами;

- изучение элементов техники полива при орошении сточными водами дождевальными машинами;

- внедрение методики контроля выдачи поливных норм и их корректировки;

- разработка технологии экологически безопасного распределения свиноводческих стоков дождевальными машинами;

- анализ урожайности кормовых культур в зависимости от нормы стоков и уровня фосфорного питания;

- обоснование степени разбавления навозных стоков чистой водой с целью снижения уровня содержащегося в них азота;

- исследование содержания и выноса азота урожаем сельскохозяйственных культур при внесении фактической нормы стоков;

- исследование эффективности очистки стоков свиноводческих комплексов;

- исследование влияния стоков на уровень и химический состав грунтовых вод.

Метод доочистки сточных вод на полях орошения широко применяется в Венгрии, Чехии, Словакии, Великобритании, Швейцарии, Австралии, Канаде, США. Поливы стоками проводятся в Московской, Белгородской, Калининской, Тамбовской, Новосибирской и других областях нашей страны. За последние годы накоплен определённый опыт использования навозных стоков на орошение. Обобщение различных частных решений и рассмотрение технологии орошения стоками как единого процесса с установлением связей между составляющими элементами, позволит повысить уровень проектирования, строительства и эксплуатации оросительных систем с использованием стоков комплекса. В перспективе оросительная система с использованием стоков должна быть предназначена не столько для их утилизации, сколько для получения запрограммированных урожаев при интенсивном кормопроизводстве, позволяющем создавать прочную собственную кормовую базу животноводческих комплексов. Решение экологических проблем возможно лишь при комплексном подходе, начиная с вопросов проектирования оросительных систем и заканчивая вопросами использования стоков на оросительных системах.