Введение к работе
Актуальность проблемы. Огромное количество отходов, образующихся в результате хозяйственной деятельности человека, обусловило острую необходимость их обеззараживания и утилизации. В наибольшей степени это относится к сточным водам, представляющим особую опасность для окружающей среды вследствие их непосредственного загрязняющего воздействия на поверхностные источники и грунтовые воды. Сброс в водоемы 1 м-1 неочищенных промышленно-бытовых сточных вод загрязняет около 50 м-* природных вод.
Серьезную экологическую проблему представляют также животноводческие стоки. В настоящее время в мировом масштабе сброс животноводческих стоков с комплексов и ферм составляет более 10 км' в год, в том числе и в России, а объем природных вод, загрязняемых этими стоками, превышает 300 км-1. При внесении их в почву они являются источником влаги и питательных элементов, которое эквивалентно сотням тысяч тонн минеральных удобрений.
Наиболее экономически выгодной и экологически безопасной технологией очистки и доочистки сточных вод промышленности, малых населенных пунктов, городов и животноводческих стоков является использование их для орошения сельскохозяйственных культур, где очистка сточных вод достигает почти 100%. При этом за счет содержания питательных органических веществ и микроэлементов в сточных водах и животноводческих стоках повышается плодородие почв и улучшается их водно-воздушный режим.
Сущность проблемы безопасного использования сточных вод к животноводческих стоков в сельскохозяйственном производстве в различных почвенно-климатических зонах заключается в дифференцированном подходе к оценке химического состава, их влиянию на почву, растения, подземные воды с учетом антропогенных процессов протекающих в отдельных регионах.
При многолетнем использовании сточных вод на орошение отсутствует целостная концепция прогнозирования изменения водно-физических и агрохимических свойств различных почв, а также качества подземных вод с учетом их состава.
В связи с этим глубокие исследования в системе почвы - растения - подземные воды с прогнозирующим эффектом очень актуальны при использовании сточных вод и животноводческих стоков в орошаемом земледелии. Полученные результаты по использованию сточных вод различных видов и животноводческих стоков в почвенно-климагических зонах позволят решить в целом по рассматриваемым регионам проблему утилизации стоков с точки зрения дополнительных водоисточников и удобрений.
Цель и задачи исследований. Целью исследований является научное обоснование технологий экологически безопасного использования сточных вод и животноводческих стоков в сельском хозяйстве с учетом их свойств и почвенно-климатических условий при возделывании кормовых, зерновых и технических культур.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: .
обоснование оптимальных режимов орошения сельскохозяйственных культур сточными водами и животноводческими стоками в различных почвенно-климатических условиях с учетом их удобрительной ценности;
изучение динамики изменения плодородия почв при использовании сточных вод и животноводческих стоков на полях орошения, их влияния на урожайность и качество сельскохозяйственной продукции;
— определение санитарно-токсикологического состояния почв,
грунтовых вод и сельскохозяйственной продукции при использова
нии сточных вод и животноводческих стоков для орошения сельско
хозяйственных культур;
— разработка долгосрочных прогнозов изменения свойств
почв и фунтовых вод при орошении сельскохозяйственных культур
сточными водами и животноводческими стоками на примере кон
кретных сельскохозяйственных объектов.
Работа выполнена на базе НИИССВ "Прогресс" в соответствии с государственными и отраслевыми программами: 0.Ц.034 "Повышение эффективности мелиорируемых земель и использования водных ресурсов в мелиорации" на 1981-1985 гг. (пост. ГКНТ СССР №515/271); 0.85Ш "Разработать и внедрить научно-технические мероприятия по водообеспечению народного хозяйства и рациональному использованию и охране водных ресурсов" на 1986-1990 гг. (пост. ГКНТ СССР №555); Федеральная НТП "Плодородие почв" на 1992-1995 гг. Техническое исполнение идей автора на разных этапах работ помогали воплощать сотрудники института. Всем им автор выражает признательность и особую благодарность Додолиной Валентине Тимофеевне, Музыченко Лидии Александровне, Шуравили-ну Анатолию Васильевичу, Мерзлой Генриэте Егоровне.
Научная новизна. По результатам многолетних комплексных исследований (с 1968 по 1996 г.г.), проведенных в ряде регионов (Ленинградская, Кемеровская, Донецкая области, Краснодарский и Алтайский края), впервые с точки зрения экологической безопасности научно обоснованы:
дифференцированный подход к использованию сточных вод и животноводческих стоков разного химического состава в зависимости от региональных почвенно-климатических условий;
критерии агроэкологической и санитарно-токсикологической оценок различных видов сточных вод и животноводческих стоков и последствий их воздействия на почву, растения с использованием таких показателей как канцерогенность и мутагенность;
метод очистки и доочистки сточных вод малых населенных пунктов потоком по засеянному склону;
режимы орошения зерновых технических и кормовых культур различными видами сточных вод для условий Северного Кавказа. Донецкой области и юга Западной Сибири с учетом почвенно-климатических особенностей;
способы подготовки сточных вод и животноводческих стоков для использования при возделывании сельскохозяйственных культур, включая ;ілптельнос храпение в накопителях, смешивание различных видов сточных вод и животноводческих стоков;
способы повышения эффективности использования сточных вод и животноводческих стоков путем дополнительного внесения минеральных удобрений и соломы, что позволяет повысить нагрузку азотосодержащих стоков на единицу площади и сократить затраты на их утилизацию:
оценка воздействия орошения сточными водами и животноводческими стоками на биологическую активность почв;
- прогноз динамики содержания в почвах токсических и био
генных -элементов при многолетнем орошении сельскохозяйственных
культур сточными водами и животноводческими стоками, химическо
го загрязнения подземных вод.
На защиту выносятся:
-
Лгроэкологнческая и санитарно-токсикологическая оценка сточных вод, животноводческих стоков, орошаемых почв, растений, подземных вод.
-
Принцип оптимизации и критерии оценки использования сточных вод и животноводческих стоков с учетом экологических и экономических требований.
3. Оценка длительного воздействия орошения сточными водами
и животноводческими стоками на плодородие почв, подземные воды.
Практическая значимость. На основании проведенных исследований обоснованы технологии эффективного, экологически безопасного использования для орошения сточных вод перерабатывающей и
коксохимической промышленности, городов и малых населенных пунктов, животноводческих стоков промышленных комплексов.
На основе критериев оценки качества сточных вод и животноводческих стоков установлены сроки уборки орошаемых культур и создана нормативная база, исключающая возможность негативного влияния использования сточных вод на почвы, растения, поверхностные и подземные воды в регионах исследования.
Разработан прогноз загрязнения почвогрунтов и подземных вод, который позволяет дифференцированно подходить к созданию оросительных систем, выбору технологий использования сточных вод, включая необходимость устройства дренажа, и проектируемых режимов орошения.
Результаты исследований внедрены в производство: в Краснодарском крае на площади 450 га, в Алтайском крае в совхозе "Прутской" на площади 650 га, на Алейском маслосыркомбинате на площади 46 га, в совхозе "Юбилейный" Кемеровской области на площади 1101) га, в совхозе "Шушары" по очистке сточных вод методом потока по склону.
Агцюбация работы. Материалы по теме диссертации докладывались на конференциях по использованию сточных вод в сельском хозяйстве в городах: Тимашевск - 1978 г., Киев - 1979, Джамбул - 1982, Барнаул - 1995 г., на конференциях молодых специалистов ВНПО "Прогресс" - 1980. 1982. 1984 гг, на семинарах на ВДНХ в 1981. 1983, 1984. 1986, 1988 гг. Работы отмечены 2-мя серебрянными и 2-мя бронзовыми медалями ВДНХ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 39 научных статей, 3 монографии.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 365 страницах машинописного текста и состоит из введения, восьми глав, выводов, рекомендаций производству, списка литературы.
