Экологические проблемы малых водных экосистем.

Содержание.

Введение

1 Литературный обзор.

1.1  Экологические проблемы малых водных экосистем.

1.2  Эвтрофирование водной среды.

1.3  С/х угодья как источники поступления биогенных веществ в водные экосистемы.

1.3.1  Влияние минеральных удобрений на почвенные экосистемы.

1.3.2 Влияние минеральных удобрений на атмосферу.

1.3.3 Влияние минеральных удобрений на водные экосистемы.

1.3.4 Влияние минеральных удобрений на качество сельскохозяйственной продукции.

1.4 Влияние животноводческих объектов на окружающую среду.

2. Основная часть

2.1. Характеристика объектов загрязнения на водосборной территории.

2.2. Вынос биогенных веществ в водную экосистему с сельскохозяйственных угодий.

2.3. Вынос биогенов от обьектов животноводства.

2.4. Вынос биогенных веществ с территории населённых пунктов.

2.5. Вынос биогенных веществ с естественных экосистем.

2.6. Оценка экологической нагрузки биогенных веществ на водные объекты.

3.Обоснование водоохранных мероприятий.

Выводы

Список используемой литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

Широкое  использование природных ресурсов человеком в хозяйственной  деятельности причиняет ущерб природе. Она стала терять свою уникальную способность к самовосстановлению.  Из-за антропогенной нагрузки на природу нарушились естественные биологические циклы, природа все чаще ощущает негативное воздействие  общества.

 Исчерпание  природных ресурсов, загрязнение биосферы, разрушение экосистем – все это очень опасные и сложные процессы, развитие которых вызвано очень интенсивной антропогенной деятельностью человека. Под загрязнением понимают неблагоприятное изменение окружающей среды. Эти изменения могут вызвать негативное влияние через воздух, воду, и  продукты питания.

Вода - ценнейший природный ресурс. Она  играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни, и является неотъемлемой составной частью биосферы. Обладая рядом аномальных свойств, вода влияет на протекающие в экосистемах сложнейшие физико-химические и биологические процессы. Антропогенные преобразования вод континентов уже достигли глобальных масштабов, нарушая естественный режим озер и рек земного шара.

Сельскохозяйственное загрязнение вод происходит в результате эрозии, при смывании с угодий в водоемы и подземные воды удобрений, пестицидов, отходов животноводства и горюче-смазочных материалов. В результате интенсивной хозяйственной деятельности  объем сточных вод с ферм, машинно-тракторных дворов и поселков увеличивается. Переход сельского хозяйства на интенсивное возделывание сельскохозяйственных культур и промышленное выращивание животных увеличило приток соединений азота, фосфора и калия в окружающую среду, в том числе и в водные объекты. При использовании азотных и органических удобрений в сельскохозяйственном производстве возрастает опасность накопления в растительной продукции нитратов. Нитраты являются естественным компонентом растений, и участвует в биосинтезе белка. Но присутствие их в значительных количествах представляет опасность, так, как нитраты и продукты их восстановления обладают эмбриотоксическими тератогенными свойствами[6].

На берегах малых рек и озёр проживает подавляющее большинство сельского и городского населения, которые используют водотоки для питьевого, хозяйственно-бытового водоснабжения, орошения огородов, лугов и других с.-х. угодий, для купания и отдыха у воды, рыбной ловли и охоты, а заливные пойменные луга – для выпаса скота и кормов[12].

И поэтому её нужно правильно расходовать и не загрязнять. Прежде неисчерпаемый ресурс - пресная чистая вода - становиться исчерпаемым. Сегодня воды, пригодной для питья, промышленного производства и орошения, не хватает во многих районах мира[7].

Цель курсовой работы: оптимизация с.-х. производства на водосборной территории участка водной экосистемы с экологическими ограничениями. 

Основные задачи:

 - дать характеристику источников поступления биогенных веществ;

 - определить экологическую нагрузку на экосистему водного объекта  

 или его участок каждого источника загрязнения

 -  выявить экологически опасные источники загрязнения;

 - разработать мероприятия по оптимизации биогенной нагрузки[5].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Литературный обзор

 

1.1 Экологические проблемы малых водных экосистем

 

Понятие «водные экосистемы» включает все находящиеся в свободном состоянии воды нашей планеты: поверхностные и подземные  воды, почвенную влагу, воды ледников, озер, искусственных водоемов, которые используются или могут быть использованы человеком.[6].

По мере своего развития человечество расходует все большее количество воды для удовлетворения самых разнообразных нужд: водоснабжение населения, промышленности,  выработки  электроэнергии, орошение  земель, транспорта, рыбного хозяйства и т. д. Нет ни одной отрасли народного хозяйства, где бы ни использовалась вода.

 В результате интенсивного использования водных ресурсов не только изменилось количество воды,  пригодной для той или иной области хозяйственной деятельности, но и происходит изменение составляющих водного баланса, гидрологического режима водных объектов и самое главное, изменяется ее качество. Объясняется это тем, что большинство рек и озер является одновременно источниками водоснабжения и  приемниками  хозяйственно-бытовых промышленных и сельскохозяйственных стоков. Это привело к тому, что в наиболее индустриально развитых районах  земного шара в настоящее время не осталось крупных речных систем  с естественным гидрологическом режимом и химическом составом, не нарушенной антропогенной деятельностью[4].

В результате хозяйственной деятельности водные объекты истощаются, засоряются и загрязняются. Истощение – уменьшение минимально допустимого стока, которое выражается в уменьшении водности реки или понижении уровня озера. Главные причины – безвозвратное водопотребление, проведение мелиоративных работ, строительство крупных подземных водозаборов. Засорение – накопление в водных объектах посторонних предметов, которое происходит при сбросе в водоемы нерастворимых примесей и отходов (строительный мусор, древесина, зола). Загрязнение – накопление в воде веществ в растворенном, коллоидном состояниях в концентрациях, превышающих  предельно допустимые нормы для одного из видов водопользования сброса хозяйственно-бытовых, производственных, ливневых сточных вод; смыва минеральных удобрений и ядохимикатов с сельскохозяйственных угодий. В результате загрязнения качество воды ухудшается[13].

Источники загрязнения водных объектов различают:

1. по происхождению – антропогенные (промышленные, коммунальные, сельскохозяйственные, транспортные) и природные (атмосферные, гидросферные, литосферные);

2. по локализации – точечные, линейные, площадные;

3. по продолжительности воздействия – постоянные, периодические, эпизодические;

4. по виду носителя загрязняющих компонентов – воды сточные, возвратные орошения, дренажные, инфильтрационные, подземные, поверхностный сток, аэрозоли и атмосферные осадки;

5. по виду загрязнения – химические (неорганические, органические), физические (тепловые, радиационные) и биологические (микробные,  гельминтологические, гидрофлорные)[21].

Антропогенные источники загрязнения природных вод многообразны:

·   хозяйственно-бытовые сточные воды;

·   производственно-загрязненные и производственно-условно чистые воды;

·   ливневый сток с территорий населенных пунктов и промышленных предприятий;

·   удобрения, ядохимикаты, частицы почвы, смываемые с сельхозугодий;

·   коллекторно-дренажные воды мелиоративных систем;

·   сточные воды животноводческих комплексов, ферм, птицефабрик;

·   судоходство и сплав леса, отвалы руды, шлака;

·   подогретые воды ГРЭС;

·   свалки мусора, кладбища, скотомогильники;

·   торфоразработки;

·   подводные карьеры строительных материалов;

·   могильники радиоактивных отходов;

·   атмосферные осадки, загрязненные химическими веществами[22].

По временному признаку можно различать установившиеся сбросы загрязняющих веществ (от городов и предприятий) и залповые, как правило, при авариях. Наиболее типичные случаи аварий в республике – прорывы нефтепродуктов, прудов – накопителей, сбои в работе очистных сооружений, разрывы канализационных труб.

По пространственному признаку выделяют точечные, линейные и площадочные источники загрязнения. К точечным источникам  относятся выпуски сточных вод. Линейные – это загрязнения, поступающие от водного транспорта, фон реакции. Площадочные источники – плоскостной смыв с сельхозугодий, атмосферные осадки.[16].

За порядком использования прибрежных зон и регулирования в них хозяйственной деятельности должны следить местные советы народных депутатов с привлечением общественных организаций  и ведомств, использующих реку или связанных с охраной природы. Любое предприятие, допустившее загрязнение, засорение или заиление реки, обязано принять меры по ее расчистке и восстановлению естественного состояния.

Для усиления защиты водных объектов и более рационального их использования  предусматривается ответственность должностных лиц и граждан за загрязнение и засорение вод, повреждение водохозяйственных  сооружений и другие нарушения в области водного хозяйства[20].

 

 

1.2. Эвтрофирование водной среды

 

В последние годы биогенное загрязнение водоемов (водотоков, озер и водохранилищ) и их эвтрофирование становится одной из наиболее актуальных проблем охраны водных ресурсов.

Биогенное загрязнение в результате хозяйственное деятельности на водосборах водотоков вызывает антропогенное эвтрофирование. Наиболее быстро этот процесс развивается в водоемах, водосборы которых интенсивно осваиваются сельскохозяйственным производством, в том числе полеводством (пропашные культуры, сенокосы, пастбища) и животноводством (фермы, различные комплексы). Эти источники биогенной нагрузки являются неконтролируемыми или слабо контролируемыми, поэтому  им должно быть уделено особое внимание[18].

Хозяйственное освоение водосборов, водотоков и водоемов и, следовательно, биогенная нагрузка на них, будут непрерывно возрастать. В с связи с этим необходимо экологическое обоснование любой концепции хозяйственного развития, в том числе аграрно-промышленного освоения водосборов, соизмерима или выше валового содержания веществ, поступающих со сточными водами городов.

Результаты исследований показали, что основным источником поступления в водные объекты соединений азота и фосфора является сельскохозяйственное производство. Эвтрофирование и загрязнение большинства водохранилищ обусловлено главным образом стоком с полевых угодий и предприятий Агропрома, который приносит в водоемы до 50% всех биогенных органических  веществ. В условиях интенсификации и химизации сельского хозяйства этот показатель может еще возрасти, так как увеличение количества удобрений, пестицидов и отходов животноводства будет сопровождаться увеличением их выноса в водоемы, особенно в случае нарушений прибрежной растительности в зоне переработке берегов,  которая в естественных условиях является защитным биофильтром[17].

При правильном применении минеральные и органические удобрения – эффективное средство защиты природной среды (агроценозов), так как их использование улучшает структуру почвы, повышает ее устойчивость к водной и ветровой эрозии.

В результате эвтрофирования, как известно, происходит усиленное развитие фитопланктона, прибрежных зарослей, водорослей, «цветение воды» и др. В глубинной зоне усиливается анаэробный обмен, образуется сероводород, аммиак, метан, нарушаются окислительно-восстановительные процессы, и возникает дефицит кислорода. Это приводит к гибели ценных рыб и растений, вода становится непригодной не только для питья, но и для купания. Эвтрофированный водоем утрачивает свое хозяйственное и биогеоценотическое значение[15].

Причины антропогенного эвтрофирования – избыточное поступление в водоемы биогенных веществ. Основными питательными для водорослей (биогенными) веществами являются  минеральные формы углерода, азота и фосфора. Содержание углерода в воде в форме углекислоты, бикарбонатов и органических веществ практически всегда достаточно, лимитируют или стимулируют развитие водорослей обычно соединения фосфора и азота. Связь эвтрофирования  водоемов с обогащением из фосфором и азотом не нуждается специальных доказательствах и вытекает из схемы  балансового   уравнения фотосинтеза:

 106 СО₂+90 Н₂О+16 NO₃+PO₄ ^3- - С₁₀₆ Н₁₈₀ О₄₆ Р+154О₂+Q_тепло

Согласно закону действующих масс при увеличении концентрации азота и фосфора скорость прямой реакции, т.е. скорость фотосинтеза, возрастает, что приводит к эвтрофированию.

Имеет значение и соотношение питательных основных элементов, используемых водорослями. Считается, что максимальная скорость роста достигается в воде, в которой соотношение углерода, азота и фосфора(C:N: P) соответствует их атомно-массовому отношению в составе вещества водорослей. Для фитопланктона в среднем оно приближается к 106:16:1. Всякое отклонение от данного соотношения в окружающей среде говорит об изменении обеспеченности водорослей питательными веществами. Роль фосфора в эвтрофировании заслуживает особого рассмотрения в связи с тем, что он не содержится в атмосфере, а резервный  фонд его находится в земной коре[13].

Мероприятия по устранению эвтрофирования на водоемах, уже достигших соответствующего критического уровня трофности, трудоемки и дороги, а результаты проявляются  со значительной задержкой во времени, так как эвтрофные водные экосистемы очень инерционные[6].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3. С.-х. угодья как основные источники поступления био­генных веществ в водные экосистемы

 

1.3.1 Влияние минеральных удобрений на почву

 

Минеральные удобрения оказывают сложное воздействие на почву. Они могут вызывать подкисление или подщелачивание среды, улучшать или ухудшать агрохимические и физические свойства почвы, вытеснять обменные ионы в почвенный раствор, способствовать или препятствовать химическому поглощению катионов (биогенных или токсических элементов), способствовать минерализации или синтезу гумуса почвы, усиливать или ослаблять действие других питательных элементов почвы или удобрений, мобилизовать или иммобилизовать питательные и токсические элементы почвы, вызывать антогонизм или синергизм питательных элементов, следовательно, влиять на их поглощение и метаболизм в растениях[8].

  В минеральных удобрениях кроме основных элементов содержится много примесей – соли тяжелых металлов, органические соединения и радиоактивные вещества.

  Тяжелые металлы – один из самых опасных загрязнителей окружающей среды. К ним относятся Cd, Hg, Pb,As, Ni, Cu, Zn, Cr и др. Такие металлы как Pb, Cd, Hg  и некоторые другие, в разной степени, но хорошо адсорбируются пахотным слоем, особенно при высоком содержании гумуса и на тяжелых почвах[1].

Примесей тяжелых металлов, как по набору, так и по концентрации больше содержат фосфорные удобрения, а также удобрения, получаемые с использованием экстракционной ортофосфорной кислоты (аммофос, аммофоска, нитрофоска, двойной суперфосфат).

С минеральными удобрениями в почву могут поступать: As, в двойном суперфосфате его содержится до 320 мг/кг, простом – до 300 мг/кг, в комплексных азотно-фосфорных удобрениях- до 47, азотно-фосфорно-калийных – до 59 мг/кг; с 1 кг простого суперфосфата в почву вносится также 49 мг Pb, двойного – 38 мг, фосфоритной муки – до 20 мг, со сложными удобрениями – 140-150 мг. Двойной суперфосфат содержит 3,5 мг/кг, простой – 2,2 мг/кг Cd, аммиачная селитра – до 60 мг/кг.

Вместе с минеральными удобрениями в почву вносится фтор. Его содержат фосфорные и некоторые комплексные удобрения. С каждой тонной простого суперфосфата в почву попадает 6,2 кг, двойного – 4 кг фтора. В среднем на 10 единиц фосфора в почву вносится 1 единица фтора. Ежегодно в мире с фосфорными удобрениями в почву вносится ~ 3 млн. тонн фтора[19].

С калийными удобрениями в почву попадает хлор (КCl, калийная соль и  др.). Большие его концентрации отрицательно влияют на урожай и качество картофеля, льна, гречихи, винограда и др. культур. При высоком содержании хлора угнетается или прекращается активность окислительных ферментов пироксидазы, полифенолоксидазы и цитохромоксидазы.

Высокие дозы азотных удобрений резко снижают продуктивность свободноживущих микроорганизмов. Депрессия длится 2-2,5 месяца после внесения удобрений, затем уровень азотфиксации восстанавливается. В почвах с высоким содержанием гумуса (больше 2,5%) депрессия не наблюдается.

Существенный недостаток многих минеральных удобрений, особенно азотных, их физиологическая кислотность, а также наличие остаточной кислоты вследствие несовершенства технологии производства. Интенсивное применение таких удобрений в севообороте приводит к заметному подкислению почв, созданию неблагоприятных условий для роста растений. При таких условиях ускоряется вымывание из пахотного слоя Ca и Mg, ненасыщенность почв основаниями, в целом снижается плодородие почвы.

Применение минеральных удобрений может не только мобилизировать питательные элементы, но и иммобилизировать, т.е. связывать их, превращая в недоступную для растений форму. Например, одностороннее использование фосфорных удобрений в высоких дозах часто значительно снижает содержание подвижного цинка в почве, вызывая цинковое голодание, что отрицатель сказывается на количестве и качестве урожая[2].

Оптимизация применения удобрений под различные культуры с учетом плодородия почвы существенно снижает поступление токсических элементов в растение.

  При техногенном загрязнении почвы различными химическими элементами отмечено снижение ферментативной активности в почве. Уменьшается общее количество бактерий, резко сокращается число актиномицетов и увеличивается количество грибов, падает численность в почве насекомых (жужелиц, чернотелок и др) и дождевых червей. Мутагенная активность загрязненной почвы регистрируется в меристематических клетках корней растений, в 5-10 раз выше, чем в незагрязненной почве.

Таким образом, минеральные удобрения способны загрязнять почву химическими соединениями, оказывать влияние на течение биохимических процессов[13].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3.2 Влияние минеральных удобрений на атмосферу

 

Атмосфера всегда содержит определенное количество примесей, поступающих от естественных и антропогенных источников. Более устойчивые зоны с повышенной концентрацией загрязнений возникают в местах активной жизнедеятельности человека. Антропогенное загрязнение отличается разнообразием видов и многочисленностью источников.

   Главными причинами загрязнения природной среды удобрениями, их потерями и непроизводительного использования являются:

1) несовершенство технологии транспортировки, хранения, смешивания и внесения удобрений;

2) нарушение технологии их применения в севообороте и под отдельные культуры;

3) водная и ветровая эрозия почв;

4) несовершенство химических, физических и механических свойств минеральных удобрений;

5) интенсивное использование различных промышленных, городских и бытовых отходов в качестве удобрений без систематического и тщательного контроля их химического состава[8].

  От применения минеральных удобрений загрязнение атмосферы незначительно, особенно с переходом на использование гранулированных и жидких удобрений, но оно имеет место. После применения удобрений в атмосфере обнаруживаются соединения, содержащие преимущественно азот, фосфор и калий.

Существенное загрязнение атмосферы происходит также и при производстве минеральных удобрений. Так, пылегазовые отходы калийного производства включают выбросы дымовых газов сушильных отделений компонентами которых являются пыль концентратов (КCl), хлористый водород, пары флотриагентов и антислеживателей (аминов).

  По влиянию на окружающую  среду первостепенное значение имеет азот[2].

Органические вещества, как солома и сырые листья сахарной свеклы, снижали газообразные потери аммиака. Это можно объяснить содержанием в компосте СаО, обладающего щелочными свойствами, и токсических свойств, способных подавлять деятельность нитрификаторов[11].

Потери его из удобрений бывают довольно значительными. Он усваивается в полевых условиях примерно на 40%, в отдельных случаях на 50-70%, иммобилизируется в почве на20-30%.

Существует мнение, что более серьезным источником потерь азота, нежели вымывание, является улетучивание его из почвы и внесенных в нее удобрений в форме газообразных соединений(15-25%). Например, в земледелии Европы 2/3 потерь азота приходится на зимний период и 1/3 на летний[1].

Фосфор как биогенный элемент меньше теряется в окружающую среду вследствие малой его подвижности в почве и не представляет такой экологической опасности, как азот.

Потери фосфатов чаще всего происходят в процессе эрозии почвы. В результате поверхностного смыва почвы с каждого гектара уносится до 10 кг фосфора.

Атмосфера самоочищается от загрязнений в результате осаждения твердых частиц, вымывания их из воздуха осадками, растворения  в каплях дождя и тумана, растворения в воде морей, океанов, рек и других водоемов, рассеивания в пространстве. Но, как известно эти процессы происходят очень медленно[2].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3.3 Влияние минеральных удобрений на водные экосистемы

 

В последнее время происходит стремительный рост производства минеральных удобрений и поступление биогенных веществ в воды суши, создавший в качестве  самостоятельной проблему антропогенного эвтрофирования поверхностных вод. Эти обстоятельства, несомненно, имеют закономерную взаимосвязь.

В водоемы поступают стоки, содержащие много соединений азота и фосфора. Это связано со смывом в водоемы удобрений с окрестных полей. В результате и происходит антропогенная эвтрофикация таких водоемов, повышается их неполезная продуктивность, происходит усиленное развитие фитопланктона прибрежных зарослей, водорослей, «цветение воды» и др. В глубинной зоне накапливается сероводород, аммиак, усиливаются анаэробные процессы. Нарушаются окислительно-восстановительные процессы и возникает дефицит кислорода. Это приводит к гибели ценных рыб и растительности, вода становится непригодной не только для питья, но даже для купания. Такой эвтрофированный водоем утрачивает свое хозяйственное и биогеоценотическое значение. Поэтому борьба за чистую воду одна из важнейших задач всего комплекса проблемы по охране природы[3].

Естественные эвтрофированные системы хорошо сбалансированы. Искусственное же  внесение биогенных элементов в результате антропогеннй деятельности нарушает нормальное функционирование сообщества и создает в экосистеме гибельную для организмов неустойчивость. Если в такие водоемы прекратится поступление посторонних веществ, они смогут вернуться в свое первоначальное состояние.

Оптимальный рост водных растительных организмов и водорослей наблюдается при концентрации фосфора 0,09-1,8 мг/л  и нитратного азота 0,9-3,5 мг/л. Более низкие концентрации этих элементов ограничивают рост водорослей. На 1 кг поступившего в водоем фосфора образуется 100 кг фитопланктона. Цветение воды за счет водорослей  возникает только в тех случаях, когда концентрация фосфора в воде превышает 0,01 мг/л.

Значительная часть биогенных элементов, попадая в реки и озера со стоковыми водами,  хотя и в большинстве случаев смыв элементов поверхностными водами значительно меньший, чем в результате миграции по профилю почвы, особенно в районах с промывным режимом. Загрязнение природных вод биогенными элементами за счет удобрений и их эвтрофикация возникают, прежде всего, в тех случаях, когда нарушается агрономическая технология применения удобрений и не выполняется комплекс агротехнических мероприятий, в целом культура земледелия находится на низком уровне[4].

  При применении фосфорных минеральных удобрений происходит увеличение выноса фосфора с жидким стоком примерно в 2 раза, тогда как с твердым стоком увеличение выноса фосфора  не происходит или даже происходит незначительное его снижение.

С жидким стоком с пахотных земель выносится 0,0001-0,9кг фосфора с гектара. Со всей территории, занятой в мире пашней,  что составляет около 1,4 млрд га, за счет применения минеральных удобрений в современных условиях выносится порядка 230 тыс.т фосфора дополнительно.

Неорганический фосфор находится в водах суши преимущественно в виде производных ортофосфорной кислоты. Формы существования фосфора в воде не безразличны для развития водной растительности. Наиболее доступен фосфор растворенных фосфатов, которые при интенсивном развитии растений используются ими практически полностью. Аппатитный фосфор, осаждаясь в донных отложениях, практически не доступен для водных растений и слабо ими используется.

  Миграция калия по профилю почв, имеющих средний или тяжелый механический состав, значительно затруднена в связи с поглощением почвенными коллоидами и переходом в обменное и необменное состояние.

Поверхностным стоком смывается преимущественно почвенный калий. Это находит соответствующее выражение в величинах содержания калия в природных водах и отсутствии связи между ними и дозами калийных удобрений.

Что касается азотных удобрений минеральных удобрений, то количество азота в стоке составляет 10-25% его общего поступления с удобрениями.

Доминирующими формами азота в воде(исключая молекулярный), являются NO₃,NH₄,NO₂, растворимый органический азот и азот взвешенных частиц. В озерных водоема концентрация может изменяться от 0 до 4 мг/л.

Однако, по мнению ряда исследователей, оценка вклада азота в загрязнение поверхностных и грунтовых вод является, по-видимому, завышенной.

С помощью измерений и расчетов было оценено, 55-60% азота, найденного в виде нитратов в поверхностных водах, стекающих с водораздела происходит из азотных удобрений.

Азотные удобрения при достаточном количестве других питательных элементов в большинстве случаев способствуют интенсивному вегетативному росту растений, развитию корневой системы и поглощению нитратов из почвы. Увеличивается площадь листьев и в связи с этим возрастает коэффициент транспирации, повышается расход воды растением, снижается влажность почвы. Все это снижает возможность промывания нитратов в нижние горизонты почвенного профиля и оттуда в грунтовые воды.

Максимальная концентрация азота отмечается в поверхностных водах в период половодья. Количество азота, вымываемого в течение периода половодья с водосборных площадей, в значительной степени определяется аккумуляцией соединений азота в снежном покрове[15].

Можно отметить, что вынос как общего азота, так и отдельных его форм в период половодья выше, чем запасы азота в снежном покрове. Это может быть связано с размывом верхнего слоя почвы и вымыванием азота с твердым стоком[12].

1.3.4.  Влияние минеральных удобрений на качество сельскохозяйст­венной продукции

 

Удобрения являются средством воздействия, как на величину урожая, так и на его качество. В зависимости от видов удобрения, сроков и способов их внесения, сбалансированности соотношений между основными элементами питания будет зависеть качество выращенного урожая сельскохозяйственных культур.

Для каждой группы культур характерны основные параметры качества. Для группы зерновых культур основными показателями качества является содержание белка, крахмала, клейковины и аминокислот. Проблему увеличения содержания белка в зерне называют проблемой века. Крахмал наряду с сахарами служит основным энергетическим материалом и источником образования сахаров в процессе брожения теста, которое в итоге определяет ценность хлеба, его калорийность. Увеличения содержания всех аминокислот способствует повышения содержания белка.

Увеличение дозы  какого-нибудь элемента не всегда способствует улучшению его качества. Большую роль играет соотношения элементов питания удобрения. Высокое качество зерна зависит от соотношения азота и фосфора. Только при оптимальном их соотношении создаются условия для получения зерна хорошего качества.

Минеральные удобрения оказывают определенное влияние на содержание сухого вещества в овощах. Азотные удобрения как одни, так и на фоне фосфорных и калийных удобрений снижают содержание витаминов С, фосфорные и калийные удобрения ослабляют отрицательное действие азотных, хотя полностью его не снимают и таким образом благоприятно влияют на образование витаминов С в овощах. Внесение полного минерального удобрения увеличивает содержание каротина в плодах томатов. Азот оказывает положительное влияние на биосинтез каротина, чего нельзя сказать о фосфоре и особенно калия. При оценки качества овощей существенное значение имеет содержание в них органических кислот. Внесение минеральных удобрений способствует их увеличению.

Применение минеральных удобрений на луговых угодьях в значительной степени сказывается на изменении ботанического и химического состава травостоя. Азотные удобрения способствуют увеличению в травостое злаковых, которые более конкурентно способны по сравнению с бобовыми. Применение фосфорных и калийных удобрений на лугах значительно увеличивает содержание бобовых трав в травостое.

Внесение удобрений наряду с изменением ботаническом составе травостоя способствует сильному изменению его химического состава. Различают прямое и косвенное действие удобрений на химическое содержание кормов. Прямое - это изменение соотношения вегетативных и генеративных побегов, листьев и стеблей, резкое различающихся по химическому составу. Под косвенным понимают изменение питательности в результате перемены ботанического состава.

На содержание протеина в злаковом травостое особенно влияют азотные удобрения и их доза. Увеличение доз азота ведет к повышению протеина[14].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4 Влияние животноводческих объектов на загрязнение водной среды

 

При переводе животноводства на промышленную основу возникла проблема утилизации навозных стоков и бесподстилочного навоза. Вблизи жи­вотноводческих комплексов и ферм про­мышленного типа особую угрозу окру­жающей среде представляют скопления навоза, а также нитратное и микробное загрязнение почв, фитоценозов, поверх­ностных и грунтовых вод. Поэтому при выборе места для раз­мещения животноводческих комплек­сов должны быть обоснованы возмож­ности утилизации навоза и производственных стоков с учетом природоох­ранных требований. При этом учитывают орографические (геоморфоло­гические), эдафические, метеорологи­ческие, гидрологические и гидрогеоло­гические факторы, наличие и состояние лесной растительности, сельскохозяй­ственных угодий (для утилизации наво­за в виде удобрений) и селитебных территорий [10].

Промышленная технология продуктов животноводства в большинстве случаев предусматривает бесподстилочное содержание животных и гидравлические системы навозоудаления, что приводит к накоплению большого  количества жидких навозных стоков. Отходы животноводческих комплелексов (жидкий навоз, сточные воды) по степени загрязненности органическими веществами, бактериальной обменности, особенно кишечной палочкой, значительно превосходят хозяйственно-бытовые сточные воды и стоки предприятий пищевой промышленности. Они являются благоприятной средой для возбудителей болезней  ряда инфекционных  заболеваний[16].

В настоящее время основное направление обработки и утилизации отходов животноводства – использование их для удобрения сельскохозяйственных угодий. При этом навоз предварительно разделяют на жидкую и твердую фракции. Последняя после обеззараживания применяется в качестве органического удобрения. Использование жидкой фракции значительно сложнее, так как для этого необходимо строить специальные оросительные системы и выполнять комплекс природоохранных мероприятий. На крупных  свиноводческих предприятиях ввиду нехватки пригодных для орошения земель, строительство систем затруднено, поэтому их размещение и выбор мощности требуют наиболее продуманного решения.

Экологические исследования показали, что  в районах размещения животноводческих комплексов загрязнению подвергается как поверхностные, так и подземные воды. Основные причины – недостаток пригодных для орошения площадей, низкая надежность оросительной техники, несоблюдение технологии орошения и природоохранных мероприятий.

К перспективной технологии следует отнести естественную очистку жидкой фракции навоза в биологических прудах. Испытание этой технологии показало, что очищенные таким образом сточные воды можно использовать повторно в системе уборки помещений и удаления навоза. Наилучшие результаты могут быть получены при комбинации биологических прудов с полями орошения.

Разработан и внедряется метод анаэробного сбраживания жидкого навоза. Получаемый при этом биогаз можно использовать на производственные нужды предприятия, а твердую фракцию в качестве органического удобрения. При этом  способе переработке жидкий навоз полностью обеззараживается.

Ни одна из перечисленных технологий не дает полной гарантии экологической безопасности. Минимальный ущерб для окружающей среды может быть получен при комплексном решении этого вопроса[9].

Вблизи животноводческих комплексов и ферм промышленного типа особую угрозу окружающей среде представляют скопления навоза, а также нитратное и микробное загрязнение почв, фитоценозов, поверхностных и грунтовых вод. Например, на молочных фермах промышленного типа годовой выход навоза составляет в среднем 25.55 тыс. т. на 1 тыс. голов.

Животноводческие комплексы становятся мощным фактором негативного воздействия на окружающую среду в результате накопления в них огромного количества бесподстилочного навоза и наводных стоков. Достаточно сказать, что микробное и общее загрязнения в районе расположения таких комплексов в 8-10 раз превышают естественный фон загрязнения почвенного и снежного покрова.

Загрязнение почв, снежного покрова и вод местного стока биогенными элементами влечет за собой соответствующие изменения показателей качества фитомассы культур на сельскохозяйственных угодьях,  примыкающих к животноводческим фермам и комплексам.

На участке склона, примыкающем к  свиноферме, максимальное содержание нитратов обнаружено в травах, размещенных у подошвы склона – в местах возникновения делювиальных шлейфов почвогрунта и навозных стоков. Скармливание скоту таких трав может вызвать нитратное отравление[10].

В ряду факто­ров, способствующих увеличению по­терь биогенов, уместно отметить следующие:

-отсутствие или недостаточная ем­кость специальных навозохранилищ и жижесборников при фермах и комплек­сах, что приводит к необходимости час­того вывоза навоза на поля, однако из-за нехватки транспорта это, как прави­ло, не осуществляется;

-размещение ферм и комплексов в не­посредственной близости от уреза воды, что приводит к прямому выносу биоген­ных веществ в водотоки;

-вывоз навоза на поля в зимний пери­од (по снегу), что в условиях снеготая­ния способствует интенсивному смыву биогенных веществ талыми водами;

-несвоевременная перепашка выве­зенных на поля удобрений, что вызывает миграцию биогенных веществ по во­досбору и их смыв поверхностным сто­ком в ближайшие водотоки;

-несовершенная технология компос­тирования и хранения навоза, что вызы­вает миграцию биогенных веществ по рельефу местности;

-доставка удобрений на поля на нео­борудованной для этой цели технике, что приводит к их потерям по дороге от хранилищ к угодьям;

-отсутствие подготовленных складов  для минеральных удобрений, что вызы­вает их потери во время хранения.

Наряду с перечисленными фактора­ми на уровень технологических потерь влияют и физико-географические усло­вия местности, причем их значение для различных природных зон, районов и хозяйств варьирует в широких пределах[16].

 Снизить загрязняющее влияние животноводческих комп­лексов на прилегающую территорию можно в результате правильного проектирования технологии производства и за­стройки ферм. Для этого необходимо:

-отказаться от строительства комплексов по откорму крупного рогатого скота свыше 3 — 5 тыс.голов, свиновод­ческих - свыше 24 — 27 тыс.голов, а также комплексов с системами навозоудаления на гидросмыве;

-сократить число животных на ферме, в отдельных по­мещениях, секциях;

-включить в технологию содержания животных принцип "все пусто - все занято" и предусматривать профилак­тические перерывы с целью постоянного поддержания вы­сокой санитарной культуры;

-практиковать проведение общих ветеринарно-санитарных мероприятий, способствующих снижению количества микрофлоры в помещениях и предупреждению разноса их;

-вокруг комплексов и на их территории создавать санитарно-защитные зеленые зоны;

-максимально снизить расход воды на удаление навоза, шире использовать механические способы его удаления;

 -использовать в качестве подстилочного материала соло­менную резку, позволяющую создавать теплое ложе и зна­чительно повысить качество навоза. Обеззараживание на­воза производить естественным, экологически безопасным биотермическим способом, для чего организовывать на каж­дой ферме цеха для его утилизации;

-усилить гигиенический контроль за качеством проекти­рования, обязательно проводить комиссионную экологичес­кую экспертизу проектов ферм и комплексов.

Животноводческие фермы и комплексы отделяют санитарно – защитными зонами от жилой застройки сельских населенных пунктов[9].

 

2. Основная часть

 

2.1. Характеристика объектов загрязнения на водосборной территории

 

Основными источниками биогенной нагрузки в пределах аграрных территорий являются: с-х угодья (пашня, сенокосы, пастбища); объекты животноводства (помещения для содержания скота, отстойники сточных вод, навозохранилища и жижесборники); склады минеральных удобрений; сельские населенные пункты, а также естественный растительный покров (леса, луга, болота) и атмосферные осадки.

Комплексное изучение динамики биогенных веществ в природно-аграрных системах наряду с антропогенными источниками биогенной нагрузки предусматривает учет таких факторов, как эрозия почв, атмосферные осадки и естественный растительный покров. (Табл. 1)

 

Таблица 1- Характеристика источников поступления биогенных веществ в водную экосистему

Номер субводосбора	Наименование источника	Площадь, га	Расстояние до водной экосистемы	Тип почв	Уклон участка
1.	1. Кукуруза-1	87	520	суглинки	2,7
2. Лен-долгунец-1	95	1120	суглинки	2,7
3.Озимая пшеница	106	600	суглинки	2,6
4. Лен-долгунец-2	67	600	суглинки	2,6
5. кукуруза-2	69	240	суглинки	2,6
6.озимый рапс	68	760	суглинки	2,6
7. яровая пшеница	118	2280	суглинки	3,8
8. кукуруза-4	96	1800	суглинки	3,8
9. многол. травы	111	1200	суглинки	3,0
10.лен-долгунец-3	94	440	суглинки	3,0
11.лен-долгунец-4	128	3000	суглинки	4,2
12. яровой ячмень	102	2680	суглинки	3,9
13. гречиха	78	680	суглинки	3,7
14. подсолнечник	69	3600	суглинки	4,2
15. картофель	121	2280	суглинки	3,9
16.овес	106	800	суглинки	3,7
17.оз. тритикале	125	2400	суглинки	4,1
18.кукуруза-3	127	1400	суглинки	3,8
19. лес смешанный-1	22	320		2,7
20. лес смешанный-2	82	400		3,8
21.лес смешанный-3	138	2400		4,3
22. населенный пункт (4120 чел.)	105	5400
23. свинов. комплекс	46	3200
24. естеств. сенокосы	101	3400	суглинки	4,1
?=2261
2.	1. овес	175	1120	глинистые	2,7
2. мн. травы	131	880	глинистые	2,7
3. озимая рожь	141	2120	глинистые	3,8
4. смешанный лес-1	79	280
5. смешанный лес-2	61	200
6. естеств. сенокосы-1	184	2080	глинистые	3,8
7. естеств. сенокосы-2	74	3400	глинистые	3,8
?=845
3.	1. картофель	230	2120	супеси	2,0
2. мн. травы	74	880	супеси	1,9
3. яровой ячмень	140	400	супеси	2,0
4. хвойный лес	29	80
5. лиственный лес-1	32	400
6. лиственный лес-2	169	1800
7. естеств. сенокосы	122	960	супеси	1,6
8. насел. пункт (380 чел.)	40	1120
9. ферма КРС (220 голов)	16	800
10. болото-1	6	40
11. болото-2	30	80
? =888
4.	1.озим. тритикале	68	400	торфяно-болотные	1,4
2. лук	28	1040	торфяно-болотные	1,5
3.свекла	17	600	торфяно-болотные	1,5
4.морковь	35	200	торфяно-болотные	1,5
5. огурец	19	200	торфяно-болотные	1,5
6. томат	16	680	торфяно-болотные	1,5
7. капуста	37	400	торфяно-болотные	1,5
8.яровой овес	108	1880	торфяно-болотные	2,4
9.естеств. сенокосы-1	81	320	торфяно-болотные	2,0
10. естеств. сенокосы-2	100	1320	торфяно-болотные	2,1
11. естеств. сенокосы-3	241	680	торфяно-болотные	1,6
12. кустарники-1	18	120
13. кустарники-2	91	280
14. насел. пункт (360 чел.)	56	1120
15. комплекс КРС (2100 голов)	51	800
?=966
5.	1. кукуруза	83	520	супесь	1,7
2. озимая рожь	134	1000	супесь	1,8
3. картофель	100	1040	супесь	1,9
4. многол. травы	96	1120	супесь	1,9
5. смешанный лес	285	1600
6. болото-1	26	320
7. болото-2	21	160
8. болото-3	96	400
?=841

 

 

 

Анализ данных

 

Карта - схема состоит из 5 водоразделов.

Общая площадь первого водораздела равна 2218 га. В этом водоразделе произрастают следующие культуры: кукуруза, лен-долгунец, озимая пшеница, яровая пшеница, многолетние травы, яровой ячмень, гречиха, подсолнечник, картофель, овес, озимое тритикале, а также есть естественные сенокосы и смешанный лес. С/х угодья занимают площадь 1767 га, что составляет 80%, сенокосы-5%, смешанные леса-11% от общей площади водосбора. А также находится населённый пункт с численностью населения 4120 человек, в котором имеются очистные сооружения и свинокомплекс на 108 тысяч голов. Максимально удалено от реки поле подсолнечника на расстоянии 3600 м.

Второй водораздел занимает площадь 888 га. На нём располагаются овес, многолетние травы, озимая рожь, смешанный лес и естественные  сенокосы. На долю с/х угодий приходится 50%, лес-17%, сенокосы-29%. Населённый пункт насчитывает 4120 человека. Естественный сенокос-2 максимально удалён от реки -3400 м.

Третий водораздел занимает площадь 888 га. На этом водоразделе населённый пункт на 380 человек,  и ферма КРС на 220 голов. Произрастают такие культуры как картофель, многолетние травы, яровой ячмень. Половину площади водосбора занимают с/х земли, 26% площади занимают леса (хвойный и лиственный), естественные сенокосы и пастбища-14%, болота-4%. Картофель максимально удалён от реки -2120 м.

На четвертом водоразделе, площадью 966 га, располагаются озимое тритикале, лук, свекла, морковь, огурец, томат, капуста, яровой овес, а также естественные сенокосы и  кустарники.  Площадь с/х угодий составляет 328 га (34% ), естественные сенокосы-44%, кустарники – 11% от общей площади водосбора. Находящийся на территории водораздела населенный пункт насчитывает 360 человек, а комплекс КРС-2100 голов. Максимально удален от реки овес-1880 м.

Из всех водоразделов пятый занимает наименьшую площадь, равную 841 га. В этом водоразделе произрастают  кукуруза, озимая рожь, картофель, многолетние травы и смешанный лес, а также болота. Площадь под с/х культурами равна 413 га, что составляет  49%,на долю леса приходится 34%, на долю болот 17%. На максимальном расстоянии от водоема, составляющего 1600 м,  находится смешанный лес.

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2. Вынос биогенных веществ в водную экосистему с сельскохозяйственных угодий

 

Элементы, необходимые для жизнедеятельности организмов,  объединены в группу биогенных, важнейшие из которых – азот, фосфор, калий, кальций, натрий, сера, магний и др. Недостаток биогенов снижает плодородие почв и становится причиной нарушения нормального функционирования агроэкосистемы. В то же время, такие биогены, как азот, фосфор и калий становятся лимитирующими в процессах эвтрификации водоемов.

  Влияние растениеводства на водные экосистемы возрастает в связи с увеличением распаханности территорий, трансформации угодий мощной техникой и гидромелиорацией, развитием процессов химизации на основе как минеральных, так и органических удобрений. Такие процессы, как пахота, боронование, окультуривание сенокосов и пастбищ, планировка земель для обработки способствуют неоднозначному механическому перераспределению вещества в агроландшафте. Трансформация почвы способствует миграции биогенных веществ. Она становится усилителем нежелательных, экологически опасных естественных процессов. При применении удобрений на с-х угодьях в неоправданно высоких дозах, нарушении технологий и сроков  внесения, неправильном их хранения и транспортировке вынос биогенных веществ увеличивается.

Биогенную нагрузку агроценозов определяют путем расчета при­ходной части соединений азота, фосфора и расходной части. К при­ходным статьям баланса относят: внесение биогенов с минеральны­ми и органическими удобрениями под сельскохозяйственные культу­ры, их поступление с атмосферными осадками и за счет естественного содержания в почвах (фона). В расходной части учитывают вынос биогенов с урожаем. Избыток биогенов, формирующийся на каждом по­ле, определяют как разницу между приходной и расходной частями.

Расчет выноса биогенов с с-х угодий проводят с учетом выноса биогенных элементов с урожаем культур и поправочных коэффициентов. (Табл. 2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приход азота и фосфора с атмосферными осадками.

 

Расчет производится по каждому субводосбору. Для этого используется следующая формула:

W_а.о.=(?h_c·k_c+?h_g·k_g)F/10^-5, где

W_а.о.- количество биогенного вещества, поступающего с атмосферными осадками, кг;

?h_c- сумма твердых осадков (снег), см³;

k_c- концентрация вещества в снеговой воде, г/м³ (приложение 2);

F- площадь, га;

?h_g- сумма жидких осадков, см³;

k_g- концентрация вещества в жидких осадках, г/м³ (приложение 2); (Табл. 3)

 

Табл.3 Поступление биогенных веществ с атмосферными осадками по субводосборам (w _а.о.)

 

№ субводосбора	F, га водосбора	?hc (мм)	Кс г/м3	?hg (мм)	Кg г/см3	W а.о. кг
N	P	N	P	N	P
1. субводосбор
1. Кукуруза-1	87	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,56	0,11
2. Лен-долгунец-1	95	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,61	0,12
3.Озимая пшеница	106	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,68	0,13
4. Лен-долгунец-2	67	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,43	0,08
5. кукуруза-2	69	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,44	0,09
6.озимый рапс	68	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,43	0,08
7. яровая пшеница	118	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,75	0,15
8. кукуруза-4	96	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,61	0,12
9. многол. травы	111	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,71	0,14
10.лен-долгунец-3	94	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,60	0,12
11.лен-долгунец-4	128	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,82	0,16
12. яровой ячмень	102	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,65	0,13
13. гречиха	78	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,5	0,1
14. подсолнечник	69	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,44	0,09
15. картофель	121	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,77	0,15
16.овес	106	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,68	0,13
17.оз. тритикале	125	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,8	0,16
18.кукуруза-3	127	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,81	0,16
2. субводосбор
1. овес	175	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	1,12	0,22
2. мн. травы	131	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,84	0,16
3. озимая рожь	141	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,9	0,18
3. субводосбор
1. картофель	230	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	1,47	0,29
2. мн. травы	74	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,47	0,09
3. яровой ячмень	140	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,89	0,17
4. субводосбор
1.озим. тритикале	68	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,43	0,08
2. лук	28	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,18	0,04
3.свекла	17	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,11	0,02
4.морковь	35	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,22	0,04
5. огурец	19	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,12	0,02
6. томат	16	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,10	0,02
7. капуста	37	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,24	0,05
8.яровой овес	108	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,69	0,13
5. субводосбор
1. кукуруза	83	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,53	0,10
2. озимая рожь	134	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,86	0,17
3. картофель	100	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,64	0,12
4. многол. травы	96	120	1,208	0,02	350	1,41	0,35	0,61	0,12

 

Приход биогенов за счет естественных поступлений.

 

Количество азота и фосфора, формирующихся на субводосборах рассчитывали по формуле:

W_ф ? F? b? t

F- площадь субводосбора, га;

W_{ф –} фоновое поступление биогенного вещества кг;

b – поступление с 1 га(для условий Беларуси фоновое поступление составляет:N- 1,4 кг/га,P- кг/0,04кг/га;

t- период времени ,год. (Табл.4).

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4- Фоновое поступление биогенных элементов по субводосборам (W_ф)

 

№ субводосбора	S, га	b, кг/га	Wф, кг
N	P	N	P
1. субводосбор
1. Кукуруза-1	87	1,4	0,04	121,8	3,48
2. Лен-долгунец-1	95	1,4	0,04	133	3,8
3.Озимая пшеница	106	1,4	0,04	148,4	4,24
4. Лен-долгунец-2	67	1,4	0,04	93,8	2,68
5. кукуруза-2	69	1,4	0,04	96,6	2,76
6.озимый рапс	68	1,4	0,04	95,2	2,72
7. яровая пшеница	118	1,4	0,04	165,2	4,72
8. кукуруза-4	96	1,4	0,04	134,4	3,84
9. многол. травы	111	1,4	0,04	155,4	4,44
10.лен-долгунец-3	94	1,4	0,04	131,6	3,76
11.лен-долгунец-4	128	1,4	0,04	179,2	5,12
12. яровой ячмень	102	1,4	0,04	142,8	4,08
13. гречиха	78	1,4	0,04	109,2	3,12
14. подсолнечник	69	1,4	0,04	96,6	2,76
15. картофель	121	1,4	0,04	169,4	4,84
16.овес	106	1,4	0,04	148,4	4,24
17.оз. тритикале	125	1,4	0,04	175	5
18.кукуруза-3	127	1,4	0,04	177,8	5,08
2. субводосбор
1. овес	175	1,4	0,04	245	7
2. мн. травы	131	1,4	0,04	183,4	5,24
3. озимая рожь	141	1,4	0,04	197,4	5,64
3. субводосбор
1. картофель	230	1,4	0,04	322	9,2
2. мн. травы	74	1,4	0,04	103,6	2,96
3. яровой ячмень	140	1,4	0,04	196	5,6
4. субводосбор
1.озим. тритикале	68	1,4	0,04	95,2	2,72
2. лук	28	1,4	0,04	39,2	1,12
3.свекла	17	1,4	0,04	23,8	0,68
4.морковь	35	1,4	0,04	49	1,4
5. огурец	19	1,4	0,04	26,6	0,76
6. томат	16	1,4	0,04	22,4	0,64
7. капуста	37	1,4	0,04	51,8	1,48
8.яровой овес	108	1,4	0,04	151,2	4,32
5. субводосбор
1. кукуруза	83	1,4	0,04	116,2	3,32
2. озимая рожь	134	1,4	0,04	187,6	5,36
3. картофель	100	1,4	0,04	140	4
4. многол. травы	96	1,4	0,04	134,4	3,84

 

Расход биогенных веществ.

Расчеты ведутся по уравнению:

W_у? F?у ?k, где

 W_у- вынос элемента культурой, кг;

F- площадь культуры, ц/га;

у- урожайность культуры

k- вынос элемента с 1 ц  основной и соответствующим количеством побочной продукции (приложение 3). (Табл.5).

 

Таблица 5- Вынос биогенных элементов с урожаем культур по субводосборам

 

№ субводосбора	с/х культуры	Площадь, га	Урожайность, ц/га	К	Wу
N	P2O5	N	P2O5
1	1. Кукуруза-1 (силос)	87	450	0,33	0,12	12919	4698
2. Лен-долгунец-1	95	10	5,81	0,29	5520	276
3.Озимая пшеница	106	50	2,82	1,08	14946	5724
4. Лен-долгунец-2	67	10	5,81	0,29	3893	194
5. кукуруза-2 (силос)	69	400	0,33	0,12	9108	3312
6.Озимый рапс	68	20	5,8	2,9	7888	3944
7. яровая пшеница	118	50	3,04	1,16	17936	6844
8. кукуруза-4 (силос)	96	600	0,33	0,12	19008	6912
9. многол. Травы (сено)	111	40	1,73	0,54	7682	2398
10.лен-долгунец-3	94	10	5,81	0,29	5461	273
11.лен-долгунец-4	128	10	5,81	0,29	7437	371
12. яровой ячмень	102	35	2,9	1,19	10353	4248
13. гречиха	78	10	3,75	1,98	2925	1544
14. подсолнечник	69	30	3,75	1,98	7763	4099
15. картофель	121	300	0,54	0,16	19602	5808
16.овес	106	40	2,9	1,19	12296	5046
17.оз. тритикале	125	40	2,6	1,15	13000	5750
18.кукуруза-3 (силос)	127	450	0,33	0,12	18860	6858
2	1. овес	175	40	2,9	1,19	20300	8330
2. мн. травы (сено)	131	35	1,73	0,54	7932	2476
3. озимая рожь	141	40	2,8	1,21	15792	6824
3	1. картофель	230	300	0,54	0,16	37260	11040
2. мн. травы (сено)	74	40	1,73	0,54	5121	1598
3. яровой ячмень	140	45	2,9	1,19	18270	7497
4	1.озим. тритикале	68	50	2,6	1,15	8840	3910
2. лук	28	300	0,3	0,12	2520	1008
3.свекла	17	250	0,33	0,11	1403	468
4.морковь	35	250	0,25	0,08	2188	700
5. огурец	19	140	0,15	0,05	399	133
6. томат	16	210	0,16	0,05	538	168
7. капуста	37	700	0,4	0,1	10360	2590
8.яровой овес	108	40	2,9	1,19	12528	5141
5	1. кукуруза	83	400	0,33	0,12	10956	3984
2. озимая рожь	134	50	2,8	1,21	18760	8107
3. картофель	100	300	0,54	0,16	16200	4800
4. многол. травы (сено)	96	40	1,73	0,54	6643	2074

Потери биогенных веществ

Потери биогенных веществ определяют балансовым методом. При этом приходная часть включает поступление биогенных элементов с минеральными и органическими удобрениями, с атмосферными осадками и их фоновое содержание. Расходная часть- вынос с урожаем. На этом этапе вводятся поправочные коэффициенты на тип почвы, рельеф местности, хозяйственное использование участков водность года и среднюю удаленность субводосбора к водной экосистеме. Расчет осуществляется по зависимости:

Р_с.у(N)= (W_уд. - W_y) ?В₁?В₂?В₃?а

Р_с.у(P)= (W_уд. - W_y)?а

 

где Р_с.у.- потери биогенных веществ с с/х. угодий, кг;

W_уд. -  количество биогенного вещества, поступившего с удобрениями, кг;

W_а.о.- количество биогенного вещества, поступившего с атмосферными осадками, кг;

W_ф.- фоновое поступление биогенных веществ, кг;

W_у.- вынос биогенных элемента с урожаем культуры, кг;

В₁- поправочный коэффициент на тип почв;

В₂- поправочный коэффициент на рельеф;

В₃- поправочный коэффициент на использование угодий;

а- коэффициент миграции в зависимости от водности года и удаленности участка от водного объекта. Табл.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Вынос биогенов от объектов животноводства

 

Помимо сельхозугодий источником загрязнения водоемов биоген­ными веществами являются и животноводческие объекты. В водные системы поступают очищенные сточные воды из животноводческих комплексов. Большое количество веществ поступает в результате смы­ва поверхностным и внутрипочвенным стоком, с участков, где хранит­ся навоз, с полей фильтрации жидких фракций отходов, с пастбищ.

Потери биогенных веществ с ферм

Годовой выход биогенных веществ с объекта определяется по формуле:

Где - годовой выход биогенного вещества, кг ;

n – численность поголовья животных;

m – масса выхода экскрементов на 1 животное в сутки, кг (приложение 6) ;

h – масса вещества в 1 тонне навоза, кг (приложение 1) ;

t – расчетный период, сутки ;

Объемы поступления в водотоки и водоемы соединений азота с подземным стоком – 2% от исходного содержания их в навозе, а фосфора – 0,2%.

W_ж(N)== 8514;

4351,6;

Азот:

8514 - 100%

  X - 2%

X = 170,3 кг;

Фосфор:

4351,6 - 100%

X - 0.2%

X=8,7 кг

 

Потери биогенных веществ с комплексов.

Свинокомплекс.

При расчете нагрузки по биогенным веществам вначале находят массу экскрементов, выделяемых за год животными по формуле:

Qж=m·n·t/1000 , где

Qж – годовой выход экскрементов, т;

n – численность поголовья животных;

m – масса выхода экскрементов на 1 животного в сутки, кг;

t – расчетный период, сутки.

 

Qж= 5,1·108000·365/1000=201042 т/год

 

Затем рассчитывается объем воды, расходуемый для смыва экскрементов:

Qв=n·c·t/1000, где

Qв – годовой расход воды, т;

n – численность поголовья животных;

с – суточный расход воды,кг;

t – расчетный период, сутки.

 

  Qв=108000·10·365/1000=394200 т

 

После этого определяется годовая масса сточных вод, для чего суммируется масса экскрементов и расход воды для смыва.

Qс= Qж + Qв

Qс=201042+394200=595242 т

Далее рассчитывается масса твердой и жидкой фракций. Для этого используются следующие уравнения:

Мт= Qж·Vт/Vз, где

Мт – масса твердой фракции,т;

Qж – годовой выход экскрементов, т;

Vт – влажность твердой фракции, %(показатель в диапазоне от 82 до 86%)

Vз – влажность экскрементов, %(показатель в диапазоне от 87 до 92%)

Мт=201042·85/90=189873 т

  Мж= Qс – Мт, где

Мж – масса жидкой фракции, т;

Qс - масса сточных вод, т;

Мт – масса твердой фракции, т.

Мж=595242-189873=405369 т

Твердая фракция складируется на отведенных территориях,  с которых также выносятся биогенные вещества их количество в наво­зе и потери  рассчитываются как с ферм. Вынос азота принимается в размере 2% от исходного содержания, а фосфора – 0,2%.

Что касается концентра­ции азота и фосфора в 1 т навоза, то необходимо учесть их частич­ный переход в жидкую фракцию. Так, в сточных водах комплексов КРС содержание азота в 1 т составляет 0,9 - 2,1 кг, фосфора 0,3 -1,1 кг; для свинокомплексов 0,1 - 0,7 кг и 0,4 - 0,5 кг. Количество ве­ществ в твердой фракции определяют как разность между общим содержанием  и содержанием в жидкой фракции.

 Для N: 4,5-0,2=4,3 кг -  в твердой фракции N

Для P: 1,9-0,4=1,5 кг – в твердой фракции Р

Потери твердой фракции составят:

Для (N) W т.ф.=Мт.ф.·4,3=816454 кг

Для (Р) Wт.ф.=Мт.ф.·1,5=284810 кг

Для (Р):

284810-100%

Х-0,2%

Х=569,6кг

Для (N):

816454-100%

Х-2%

Х=16329,1кг

 Жидкая фракция в хозяйствах используется по разному:

- отправляется на 569,6 биологическую очистку и отводится в реки;

-идет на орошение полей, где возделываются сельскохозяйственные культуры.

Если жидкая фракция направляется для орошения сельскохозяйст­венных культур, то поступление загрязняющих примесей определяется по формуле:

Рж = 4,21·Mж·WJ(1-П), где:

 Рж - поступление биогенного вещества в водный объект с жидкой фракцией за 1 год, кг;

Мж - масса жидкой фракции, т;

W - содержание биогенного вещества в жидких отходах, кг - в 1 т;

 J - коэффициент, учитывающий динамику поступления возврат­ных вод (принято 0,25 -0,4);

П- количество примесей , задерживаемых почвой, в долях от единицы;

4,21 - переходный коэффициент к годовому выходу навоза.

Рж (N)= 4,21·405369·0,2·0,3(1-0,005)=101884,2кг

Рж(Р)=4,21·405369·0.4·0,3(1-0,0025)=204280,4кг

 

Комплекс КРС:

Масса экскрементов, выделяемых за год животными:

Qж=m·n·t/1000

Qж=30·2100·365/1000=22995 кг

Объем воды, расходуемый для смыва экскрементов:

Qв=n·c·t/1000

Qв=2100·30·365/1000=22995 кг

Годовая масса сточных вод:

  Qс= Qж + Qв

Qс=22995+22995=45990 кг

Масса твердой фракции:

 Мт= Qж·Vт/Vз

Мт= 22995·85/90=21717,5 т

Масса жидкой фракции:

   Мж= Qс – Мт

Мж=45990-21717,5=24272,5 т

Содержание биогенных веществ в твердой фракции:

Для N: 4,5-2,0=2,5 кг -  в твердой фракции N

Для P: 2,3-1,0=1,3 кг – в твердой фракции Р

Потери твердой фракции составят:

Для (N) W т.ф.=Мт.ф.·2,5=54293,8 кг

Для (Р) Wт.ф.=Мт.ф.·1,3=28232,8 кг

Для (Р):

28232,8-100%

Х-0,2%

Х=56,5кг

Для (N):

54293,8-100%

Х-2%

Х=1085,9 кг

Поступление биогенного вещества в водный объект с жидкой фракцией:

Рж = 4,21·Mж·WJ(1-П)

(N) Рж=4,21·24272,5·2·0,3(1-0,005)=61005,7кг

(Р) Рж=4.21·24272.5·1·0.3(1-0.002)=30594,9кг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4 Расчет поступления биогенных веществ с естественных растительных сообществ

 

Биогенную нагрузку определяют по зависимости:

Р_леса=W^. L^. F ^.а

где Р_леса – поступление биогенных веществ с лесных экосистем в водный объект, кг;

W – удельное количество элемента, поступившего в лесную подстилку с растительным спадом, кг/га;

L – коэффициент естественных потерь элемента при разложении спада (N = 0.035, Р = 0.008);

а – коэффициент миграции в зависимости от удаленности водного источника

F – площадь леса, га;

1 субводосбор

(N) Р_{лес смеш.1}=37^. 0,035^. 22^. 1=28 кг

(P)Р_{лес смеш.1}=5,4^.0,008^.22^. 1=1 кг

(N)P_{лес смеш2}=37^.0,035^.82^.1=106 кг

(P)P_{лес смеш2}=5,4^.0,008^.82^.1=4 кг

(N)Р_{лес смеш3}=37^.0,035^.138^.0,6=107 кг

(P)Р_{лес смеш3}=5,4^.0,008^. 138^.0,6=4 кг

2 субводосбор

(N)P_{лес смеш1}=37^.0,035^.79^.1=102 кг

(P)P_лес смеш1=5,4^.0,008^.79^.1=3 кг

(N)P_{лес смеш2}=37^.0,035^.61^.1=79 кг

(P)P_{лес смеш2}=5,4^.0,008^.61^.1=3 кг

3 субводосбор

(N)P_хв.лес=16^.0,035^.29^.1=16 кг

(P)P_{хв. лес}=4,3^.0,008^.29^.1=1 кг

(N)P_{листв.лес 1}=48^.0,035^.32^.1=54 кг

(P)P_{листв.лес 1}=7,3^.0,008^.32^.1=2 кг

(N)P_{листв.лес2}=48^.0,035^.169^.0,8=227 кг

(P)P_{листв.лес2}=7,3^.0,008^.169^.0,8=8 кг

5 субводосбор

(N)P_{смеш.лес}=37^.0,035^.285^.0,8=295 кг

(P)P_{смеш.лес}=5,4^.0,008^.285^.0,8=10 кг

Вынос к водному объекту элементов при разложении лугового и растительного опадав вычисляют по формуле:

W _луга= W F а

где: W _луга - поступление биогенных веществ травянистых сооб­ществ в водный объект, кг;

W - удельный вынос элемента при разложении растительного опада, кг/га;

F - площадь луга;

 а - коэффициент миграции в зависимости от удаления водного ис­точника.

1 субводосбор

(N)W_{ест.сенок.}=1,8^.101^.0,4=73 кг

(P)W_{ест.сенок.}=0,04^.101^.0,4=2 кг

2 субводосбор

(N)W_{ест.сенок 1}=1,8^.184^.0,6=199 кг

(P)W_{ест.сенок 1}=0,04^.184^.0,6=4 кг

(N)W_{ест.сенок2}=1,8^.74^.0,4=53 кг

(P)W_{ест.сенок2}=0,04^.74^.0,4=1 кг

3 субводосбор

(N)W_{ест.сенок}=1,8^.122^.0,9=198 кг

(P)W_{ест.сенок}=0,04^.122^.0,9=4 кг

(N)W_{болота верх 1}=1,8^.6^.1=11 кг

(P)W_{болота верх 1}=0,04^.6^.1=0,2 кг

(N)W_{болота верх 2}=1,8^.30^.1=54 кг

(P)W _{болота верх 2}=0,04^.30^.1=1,2 кг

4 субводосбор

(N)W_{ест.сенок1}=1,8^.81^.1=146 кг

(P)W_{ест.сенок1}=0,04^.81^.1=3 кг

(N)W_{ест.сенок2}=1,8^.100^.0,8=144 кг

(P)W_{ест.сенок 2}=0,04^.100^.0,8=3 кг

(N)W_{ест.сенок3}=1,8^.241^.0,9=390 кг

(P)W_{ест.сенок3}=0,04^.241^.0,9=9 кг

(N)W_{кустарн.1}=48^.0,035^.18^.1=30 кг

(P)W _{кустарн.1}=7,3^.0,08^.18^.1=11 кг

(N)W _{кустарн.2}=48^.0,035^.91^.1=153 кг

(P)W _{кустарн.2}=7,3^.0,08^.91^.1=53 кг

5 субводосбор

(N)W_{болото верх 1}=1.8^.26^.1=47 кг

(P)W_{болото верх 1} =0,04^.26^.1=1 кг

(N)W_{болото верх 2} =1,8^.21^.1=38 кг

(P)W_{болото верх 2}=0,04^.21^.1=1 кг

(N)W_{болото верх3}=1,8^.96^.1=173 кг

(P)W_{болото верх3}=0,04^.96^.1=4 кг

 

 

 

 

 

 

 

2.5 Вынос биогенных веществ с территорий населенных пунктов

 

Расчет поступления веществ с жилых объектов осуществляют по следующим уравнениям:

1. Для стоков, не проходящих очистные сооружения:

Р_c1=W^. n^. a^.10^{-3  .}t

380чел

(N)P_c1=2.62^.380^.365^.0.8^.10^-3=291 кг

(P)P_c1=1,45^.380^.365^.0,8^.10^-3=161 кг

360чел.

(N)P_c1=2.62^.360^.365^.0.8^.10^-3=275кг

(P)P_c1=1,45^.360^.365^.0,8^.10^-3=152 кг

2. Для стоков, проходящих через очистные сооружения:

Р_c1=W^.n^.(1-p) a^.10^-3.t

Где Р_c1 – вынос биогенных веществ с жилых объектов, кг;

W – удельное поступление элемента с бытовыми стоками ( для N = 2.62 г/сутки на человека, для Р = 1.45 г/сутки);

n – численность населения;

t – расчетный период, сутки;

p – коэффициент, характеризующий эффективность очистки бытовых стоков от элемента;

a – коэффициент миграции.

4120 чел.

(N)P_c1=2.62^.4120(1-0.50)0.6^.10^-3.365=1182 кг

(P)P_c1=1,45^.4120(1-0,30)0,6^.10^-3.365=916 кг

Объем загрязнений, формирующийся в результате стоков с застроенной части сельских населенных пунктов, рекомендуется выполнять по зависимости:

Р_c2=(W ^.F ^.a ^.t) ^.10^-3

где Р_c2 – вынос элемента, кг;

W – удельное поступление элемента с хозяйственных застроек (для N – 16.62 г, для Р – 8.22 г);

t – расчетный период, сутки;

F – площадь, занятая под хозяйственными застройками, га;

а – коэффициент миграции;

4120 чел.

(N)P_c2=(16.62^.105^.365^.0.6)10-3=382 кг

(P)P_c2=(8,22^.105^.365^.0,6)10-3=284 кг

380 чел.

(N)P_c2=(16,62^.56^.365^.0,8)10-3=272 кг

(P)P_c2=(8,22^.56^.365^.0,8)10-3=134 кг

360 чел.

(N)P_c2=(16,62^.40^.365^.0,8)10-3=194 кг

(P)P_c2=(8,22^.40^.365^.0,8)10-3=96 кг

Общий вынос для каждого элемента будет равен:

Р_с =Р_с1 + Р_с2

4120 чел.

(N)P_c=1182+382=1564 кг

(P)P_c=284+916=1200 кг

380 чел.

(N)P_c=291+272=563 кг

(P)P_c=161+164=295 кг

360 чел.

(N)P_c=275+194=469 кг

(P)P_c=152+96=248 кг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.6. Оценка экологической нагрузки биогенных веществ на водный объект

 

Биогенную нагрузку на реки, озера, водохранилища оценивают по концентрации элементов в стоках. Обычно определяют среднесуточ­ную концентрацию соединений азота и фосфора от конкретного ис­точника. Для сельскохозяйственных угодий, населенных пунктов, ес­тественных экосистем, территорий хранения навоза и площадей ути­лизации жидкой фракции среднюю экологическую нагрузку рассчи­тывают по следующим уравнениям:

  С(NО3)= 4,5•10?·P·?•Ф/V•F·t

  С(P2О5)= P· 10?  •Ф/ V•F·t где:

 С - концентрация биогенного вещества, мг/л;

Р - вынос элемента от источника загрязнения, кг;

?  - коэффициент, характеризующий содержание нитратного

азота в стоке (0,92);

Ф - модульный коэффициент для перехода  от  среднегодовых концентраций к максимальным (0,92);

V- объем поверхностного стока, м³/га;

F - площадь занимаемая источником загрязнения, га (площадь под орошения жидкой фракции берется исходя из вида живот­ных и их численности );

t — время, сутки. Для населенных ферм КРС-215дней, для с/х угодий- 210 дней, остальное-365 дней. (Табл.7).

1 субводосбор

Кукуруза-1

С(NО₃)= 4,5•10?·461646,8·0,92·0,92/300•87·210=320,6 мг/л

С(P₂О₅)= 13235,9· 10?  •0,92/ 300•87·210=2,2мг/л

Лен-долгунец-1

С(P₂О₅)= 5862,3· 10?  •0,92/ 300•95·210=0,9мг/л

Озимая пшеница

С(NО₃)= 4,5•10?·45982,8·0,92·0,92/300•106·210=26,2 мг/л

С(P₂О₅)= 7111,2· 10?  •0,92/ 300•106·210=0,98 мг/л

Лен-долгунец-2

С(P₂О₅)= 5254,9· 10?  •0,92/ 300•67·210=1,1 мг/л

Кукуруза-2

С(NО₃)= 4,5•10?·624793,9·0,92·0,92/300•69·210=547,4 мг/л

С(P₂О₅)= 16700,9· 10?  •0,92/ 300•69·210=3,5 мг/л

Озимый рапс

С(P₂О₅)= 1960,9· 10?  •0,92/ 300•68·210=0,42 мг/л

Яровая пшеница

С(P₂О₅)= 852,5· 10?  •0,92/ 300•118·210=0,1 мг/л

Кукуруза-4

С(NО₃)= 4,5•10?·438831,1·0,92·0,92/300•96·210=276,4 мг/л

С(P₂О₅)= 12368· 10?  •0,92/ 300•96·210=1,9 мг/л

Многол. травы

С(P₂О₅)= 5189,3· 10?  •0,92/ 300•111·210=0,7 мг/л

Лен-долгунец-3

С(P₂О₅)= 7250,9· 10?  •0,92/ 300•94·210=1,1 мг/л

Лен-долгунец-4

С(P₂О₅)= 5924,6· 10?  •0,92/ 300•128·210=0,7 мг/л

Яровой ячмень

С(P₂О₅)= 1125,7· 10?  •0,92/ 300•102·210=0,2 мг/л

Гречиха

С(NО₃)= 4,5•10?·35124,7·0,92·0,92/300•78·210=27,2 мг/л

С(P₂О₅)= 2825,3· 10?  •0,92/ 300•78·210=0,5 мг/л

Подсолнечник

С(NО₃)= 4,5•10?·10231·0,92·0,92/300•69·210=9 мг/л

С(P₂О₅)= 1921,9· 10?  •0,92/ 300•69·210=0,4 мг/л

Картофель

С(NО₃)= 4,5•10?·426228,7·0,92·0,92/300•121·210=213 мг/л

С(P₂О₅)= 12708· 10?  •0,92/ 300•121·210=1,5 мг/л

Овес

С(P₂О₅)= 5002,5· 10?  •0,92/ 300•106·210=0,7 мг/л

Оз. тритикале

С(NО₃)= 4,5•10?·95741,7·0,92·0,92/300•125·210=46,3 мг/л

С(P₂О₅)= 6048,1· 10?  •0,92/ 300•125·210=0,7 мг/л

Кукуруза-3

С(NО₃)= 4,5•10?·884874,4·0,92·0,92/300•127·210=421,2 мг/л

С(P₂О₅)= 22153· 10?  •0,92/ 300•127·210=2,5 мг/л

Лес смешанный-1

С(NО₃)= 4,5•10?·28·0,92·0,92/300•22·365=0,04 мг/л

С(P₂О₅)= 1· 10?  •0,92/ 300•22·365=0,0004 мг/л

Лес смешанный-2

С(NО₃)= 4,5•10?·106·0,92·0,92/300•82·365=0,04 мг/л

С(P₂О₅)= 4· 10?  •0,92/ 300•82·365=0,0004 мг/л

Лес смешанный-3

С(NО₃)= 4,5•10?·107·0,92·0,92/300•138·365=0,3 мг/л

С(P₂О₅)= 4· 10?  •0,92/ 300•138·365=0,002 мг/л

Населенный пункт (4120 чел.)

С(NО₃)= 4,5•10?·1564·0,92·0,92/300•105·365=0,5 мг/л

С(P₂О₅)= 1200· 10?  •0,92/ 300•105·365=0,1 мг/л

Свинов. Комплекс т.ф.

С(NО₃)= 4,5•10?·16329,1 ·0,92·0,92/300•46·365=12,3 мг/л

С(P₂О₅)= 569,6· 10?  •0,92/ 300•46·365=0,1 мг/л

Ж.ф.

С(NО₃)= 4,5•10?·101884,2·0,92·0,92/300•3100·365=1,1 мг/л

С(P₂О₅)= 204280,4· 10?  •0,92/ 300•3100·365=0,6 мг/л

Естеств. сенокосы

С(NО₃)= 4,5•10?·73·0,92·0,92/300•101·365=0,03 мг/л

С(P₂О₅)= 2· 10?  •0,92/ 300•101·365=0,0002 мг/л

2 субводосбор

Овес

С(P₂О₅)= 5941,8· 10?  •0,92/ 300•175·210=0,5 мг/л

Мн. травы (сено)

С(NО₃)= 4,5•10?·1889,3·0,92·0,92/300•131·210=0,9 мг/л

С(P₂О₅)= 7798· 10?  •0,92/ 300•131·210=0,9 мг/л

Озимая рожь

С(NО₃)= 4,5•10?·120603,3·0,92·0,92/300•141·210=51,7 мг/л

С(P₂О₅)= 7288,1· 10?  •0,92/ 300•141·210=0,8 мг/л

Смешанный лес-1

С(NО₃)= 4,5•10?·102·0,92·0,92/300•79·365=0,04 мг/л

С(P₂О₅)= 3· 10?  •0,92/ 300•79·365=0,0003 мг/л

Смешанный лес-2

С(NО₃)= 4,5•10?·102·0,92·0,92/300•61·365=0,06 мг/л

С(P₂О₅)= 3· 10?  •0,92/ 300•61·365=0,0004 мг/л

Естеств. сенокосы-1

С(NО₃)= 4,5•10?·199·0,92·0,92/300•184·365=0,04 мг/л

С(P₂О₅)= 4· 10?  •0,92/ 300•184·365=0,0002 мг/л

Естеств. сенокосы-2

С(NО₃)= 4,5•10?·53·0,92·0,92/300•74·365=0,02 мг/л

С(P₂О₅)= 1· 10?  •0,92/ 300•74·365=0,0001 мг/л

3 субводосбор

Картофель

С(NО₃)= 4,5•10?·442636,2·0,92·0,92/300•230·210=116,4 мг/л

С(P₂О₅)= 30986,7· 10?  •0,92/ 300•230·210=2 мг/л

Мн. травы

С(P₂О₅)= 3892,5· 10?  •0,92/ 300•74·210=0,8 мг/л

Яровой ячмень

С(P₂О₅)= 2308,8· 10?  •0,92/ 300•140·210=0,2 мг/л

Хвойный лес

С(NО₃)= 4,5•10?·16·0,92·0,92/300•29·365=0,02 мг/л

С(P₂О₅)= 1· 10?  •0,92/ 300•29·365=0,0003 мг/л

Лиственный лес-1

С(NО₃)= 4,5•10?·54·0,92·0,92/300•32·365=0,06 мг/л

С(P₂О₅)= 2· 10?  •0,92/ 300•32·365=0,0005 мг/л

Лиственный лес-2

С(NО₃)= 4,5•10?·227·0,92·0,92/300•169·365=0,05 мг/л

С(P₂О₅)= 8· 10?  •0,92/ 300•169·365=0,0004 мг/л

Естеств. сенокосы

С(NО₃)= 4,5•10?·198·0,92·0,92/300•122·365=0,06 мг/л

С(P₂О₅)= 4· 10?  •0,92/ 300•122·365=0,0003 мг/л

Насел. пункт (380 чел.)

С(NО₃)= 4,5•10?·291·0,92·0,92/300•40·365=0,3 мг/л

С(P₂О₅)= 161· 10?  •0,92/ 300•40·365=0,03 мг/л

Ферма КРС (220 голов)

С(NО₃)= 4,5•10?·170,3·0,92·0,92/300•16·215=0,6 мг/л

С(P₂О₅)= 8,7· 10?  •0,92/ 300•16·215=0,008 мг/л

Болото-1

С(NО₃)= 4,5•10?·11·0,92·0,92/300•6·365= 0,06 мг/л

С(P₂О₅)= 0,2· 10?  •0,92/ 300•6·365=0,0003 мг/л

Болото-2

С(NО₃)= 4,5•10?·54·0,92·0,92/300•30·365=0,06  мг/л

С(P₂О₅)= 1,2· 10?  •0,92/ 300•30·365= 0,0003 мг/л

4 субводосбор

Озим. тритикале

С(NО₃)= 4,5•10?·21165·0,92·0,92/300•68·210=18,8 мг/л

С(P₂О₅)= 5238,8· 10?  •0,92/ 300•68·210=1,1 мг/л

Лук

С(P₂О₅)= 1210,5· 10?  •0,92/ 300•28·210=0,6 мг/л

Свекла

С(NО₃)= 4,5•10?·8630,2·0,92·0,92/300•17·210=306,9 мг/л

С(P₂О₅)= 1484,7· 10?  •0,92/ 300•17·210=1,3 мг/л

Морковь

С(NО₃)= 4,5•10?·3112,2·0,92·0,92/300•35·210=5,4 мг/л

С(P₂О₅)= 2101,4· 10?  •0,92/ 300•35·210=0,9 мг/л

Огурец

С(NО₃)= 4,5•10?·94127,2·0,92·0,92/300•19·210=299,5 мг/л

С(P₂О₅)= 5852,8· 10?  •0,92/ 300•19·210=4,5 мг/л

Томат

С(NО₃)= 4,5•10?·18400,5·0,92·0,92/300•16·210=69,5 мг/л

С(P₂О₅)= 1807,8· 10?  •0,92/ 300•16·210=1,6 мг/л

Капуста

С(NО₃)= 4,5•10?·26420,4·0,92·0,92/300•37·210=43,2 мг/л

С(P2О₅)= 6217,5· 10?  •0,92/ 300•37·210=2,5 мг/л

Яровой овес

С(P₂О₅)= 1074,8· 10?  •0,92/ 300•108·210=0,1 мг/л

Естеств. сенокосы-1

С(NО₃)= 4,5•10?·146·0,92·0,92/300•81·365=0,06 мг/л

С(P₂О₅)= 3· 10?  •0,92/ 300•81·365=0,0003 мг/л

Естеств. сенокосы-2

С(NО₃)= 4,5•10?·144·0,92·0,92/300•100·365=0,05 мг/л

С(P₂О₅)= 3· 10?  •0,92/ 300•100·365=0,0003 мг/л

Естеств. сенокосы-3

С(NО₃)= 4,5•10?·390·0,92·0,92/300•241·365=0,06 мг/л

С(P₂О₅)= 9· 10?  •0,92/ 300•241·365=0,0003 мг/л

Кустарники-1

С(NО₃)= 4,5•10?·30·0,92·0,92/300•18·365=0,06 мг/л

С(P₂О₅)=11· 10?  •0,92/ 300•18·365=0,005 мг/л

Кустарники-2

С(NО₃)= 4,5•10?·153·0,92·0,92/300•91·365=0,06 мг/л

С(P₂О₅)=53· 10?  •0,92/ 300•91·365=0,005 мг/л

Насел. пункт (360 чел.)

С(NО₃)= 4,5•10?·194·0,92·0,92/300•56·365=0,1 мг/л

С(P₂О₅)=96· 10?  •0,92/ 300•56·365=0,01 мг/л

Комплекс КРС

Тв.ф.

С(NО₃)= 4,5•10?·1085,9·0,92·0,92/300•51·365=0,7 мг/л

С(P₂О₅)= 56,5· 10?  •0,92/ 300•51·365=0,009 мг/л

Ж.ф.

С(NО₃)= 4,5•10?·61005,7·0,92·0,92/300•525·365=4 мг/л

С(P₂О₅)= 30594,9· 10?  •0,92/ 300•525·365=0,5 мг/л

5 субводосбор

Кукуруза

С(NО₃)= 4,5•10?·260326,6·0,92·0,92/300•83·210=189,6 мг/л

С(P₂О₅)= 15167,2· 10?  •0,92/ 300•83·210=2,7 мг/л

Озимая рожь

С(NО₃)= 4,5•10?·102810,2·0,92·0,92/300•134·210=46,4 мг/л

С(P₂О₅)= 12909,2· 10?  •0,92/ 300•134·210=1,4 мг/л

Картофель

С(NО₃)= 4,5•10?·248316,9·0,92·0,92/300•100·210=150,1 мг/л

С(P₂О₅)= 17843,3· 10?  •0,92/ 300•100·210=2,6 мг/л

Многол. травы

С(NО₃)= 4,5•10?·215,4·0,92·0,92/300•96·210=0,1 мг/л

С(P₂О₅)= 5256· 10?  •0,92/ 300•96·210=0,8 мг/л

Смешанный лес

С(NО₃)= 4,5•10?·295·0,92·0,92/300•285·365=0,04 мг/л

С(P₂О₅)= 10· 10?  •0,92/ 300•285·365=0,003 мг/л

Болото-1

С(NО₃)= 4,5•10?·47·0,92·0,92/300•26·365=0,06 мг/л

С(P₂О₅)= 1· 10?  •0,92/ 300•26·365=0,0003 мг/л

Болото-2

С(NО₃)= 4,5•10?·38·0,92·0,92/300•21·365=0,06 мг/л

С(P₂О₅)= 1· 10?  •0,92/ 300•21·365=0,0004 мг/л

Болото-3

С(NО₃)= 4,5•10?·173·0,92·0,92/300•96·365=0,06 мг/л

С(P₂О₅)= 4· 10?  •0,92/ 300•96·365=0,0004 мг/л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица- 7 Экологическая нагрузка источников загрязнения водной среды биогенными веществами
№ субводосбора	Объект загрязнения	Вынос вещества, кг	Концентрация в стоках, мг/л
N	P2O5	N	P2O5
1	1. Кукуруза-1	461646,8	13235,9	320,6	2,2
2. Лен-долгунец-1		5862,3		0,9
3.Озимая пшеница	45982,8	7111,2	26,2	0,98
4. Лен-долгунец-2		5254,9		1,1
5. кукуруза-2	624793,9	16700,9	547,4	3,5
6.озимый рапс		1960,9		0,42
7. яровая пшеница		852,5		0,1
8. кукуруза-4	438831,1	12368	276,4	1,9
9. многол. травы		5189,3		0,7
10.лен-долгунец-3		7250,9		1,1
11.лен-долгунец-4		5924,6		0,7
12. яровой ячмень		1125,7		0,2
13. гречиха	35124,7	2825,3	27,2	0,5
14. подсолнечник	10231	1921,9	9	0,4
15. картофель	426228,7	12708	213	1,5
16.овес		5002,5		0,7
17.оз. тритикале	95741,7	6048,1	46,3	0,7
18.кукуруза-3	884874,4	22153	421,2	2,5
19. лес смешанный-1	28	1	0,04	0,0004
20. лес смешанный-2	106	4	0,04	0,0004
21.лес смешанный-3	107	4	0,3	0,002
22. населенный пункт (4120 чел.)	1182	916	0,5	0,1
23. свинов. Комплекс т.ф	569,6	16329,1	12,3	0,1
ж.ф.	101884,2	204280,4	1,1	0,6
24. естеств. сенокосы	73	2	0,03	0,0002
2	1. овес		5941,78		0,5
2. мн. травы	1889,3	7798	0,9	0,9
3. озимая рожь	120603,3	7288,1	51,7	0,8
4. смешанный лес-1	102	3	0,04	0,0003
5. смешанный лес-2	79	3	0,06	0,0004
6. естеств. сенокосы-1	199	4	0,04	0,0002
7. естеств. сенокосы-2	53	1	0,02	0,0001
3	1. картофель	442636,2	30986,7	116,4	2
2. мн. травы		3892,5		0,2
3. яровой ячмень		2308,8		0,2
4. хвойный лес	16	1	0,02	0,0003
5. лиственный лес-1	54	2	0,06	0,0005
6. лиственный лес-2	227	8	0,05	0,0004
7. естеств. сенокосы	198	4	0,06	0,0003
8. насел. пункт (380 чел.)	291	161	0,3	0,03
9. ферма КРС (220 голов)	170,3	8,7	0,6	0,008
10. болото-1	11	0,2	0,06	0,0003
11. болото-2	54	1,2	0,06	0,0003
4	1.озим. тритикале	21165	5238,8	18,8	1,1
2. лук		1210,5		0,6
3.свекла	8630,2	1484,7	306,9	1,3
4.морковь	3112,2	2101,4	5,4	0,9
5. огурец	94127,2	5852,8	299,5	4,5
6. томат	18400,5	1807,8	69,5	1,6
7. капуста	26420,4	6217,5	43,2	2,5
8.яровой овес		1074,8		0,1
9.естеств. сенокосы-1	146	3	0,06	0,0003
10. естеств. сенокосы-2	144	3	0,05	0,0003
11. естеств. сенокосы-3	390	9	0,06	0,0003
12. кустарники-1	30	11	0,06	0,005
13. кустарники-2	153	53	0,06	0,005
14. насел. пункт (360 чел.)	275	152	0,1	0,01
15. комплекс КРС (2100 голов) т.ф.	1085,9	56,5	0,7	0,009
ж.ф.	61005,7	30594,9	4	0,5
5	1. кукуруза	260326,6	15167,2	189,6	2,7
2. озимая рожь	102810,2	12909,2	46,4	1,4
3. картофель	248316,9	17843,3	150,1	2,6
4. многол. травы	215,4	5256	0,1	0,8
5. смешанный лес	295	10	0,04	0,003
6. болото-1	47	1	0,06	0,0003
7. болото-2	38	1	0,06	0,0004
8. болото-3	173	4	0,06	0,0004

 

Анализ таблицы

 

Биогенную нагрузку на реки, озера оценивают по концентрации биогенных веществ в стоках. Концентрация в стоках не должна превышать:

N-10 мг/л;

P-20 мг/л;

Согласно расчетам, концентрация P в стоках по субводосборам не превышает предельный уровень.

Первый субводосбор.

Превышение концентрации в стоках наблюдается у следующих полях:

Кукуруза-1-320,6 мг/л;

озимая пшеница-26,2 мг/л;

кукуруза-2- 547,4 мг/л;

кукуруза-4- 276,4 мг/л;

гречиха- 27,2 мг/л;

оз. тритикале-46,3 мг/л;

картофель- 213 мг/л;

кукуруза-3- 421,2 мг/л;

свинов. комплекс т.ф- 12,3 мг/л.

Второй субводосбор.

Превышение концентрации в стоках наблюдается у следующих полях:

Озимая рожь- 51,7 мг/л.

Третий субводосбор.

Картофель- 116,4 мг/л.

Четвертый субводосбор.

Превышение концентрации в стоках наблюдается:

Озим. тритикале- 18,8 мг/л;

свекла- 306,9 мг/л;

огурец- 299,5 мг/л;

томат- 69,5 мг/л;

капуста- 43,2 мг/л.

Пятый субводосбор.

Превышение концентрации в стоках наблюдается:

Кукуруза- 189,6 мг/л;

озимая рожь- 46,4 мг/л;

картофель- 150,1 мг/л.

Наибольшую биогенную нагрузку на водную экосистему оказывает субводосбор №1.

Причины высокой нагрузки по биогенным веществам:

- Расположение свинокомплекса на субводосборе;

- Внесение минеральных и органических удобрений;

- Расположение населенных пунктов на субводосборе;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Обоснование водоохранных мероприятий

 

Существует много мероприятий по снижению поступления биогенных веществ в водные экосистемы. Они применимы непосредственно к источнику загрязнения или являются общими мерами для любого сельскохозяйственного объекта. Разные мероприятия обладают разной эффективностью. Используя комплекс мер, направленных на уменьшение воздействия биогенных веществ на водную экосистему, нужно добиться, чтобы их концентрация не превышала ПДК ( по N – 10мг/л, по P – 20 мг/л).

Мероприятия первого уровня предназначены уменьшать массу биогенных веществ за счет снижения их миграционной способности и водоотведения. Проектирование водоохранных мероприятий начинают с данного уровня.

Мероприятия второго уровня обеспечивают снижение биогенной нагрузки за счет экологизации технологий производства.

Третий уровень водоохранных мероприятий является завершающим. Он предназначен для снижения концентрации биогенных веществ в водных объектах. Приемы уровня используются в том случае, если не достигнута оптимизация приемами 1 и 2 уровней. (Табл.8).

 

Таблица 8-Мероприятия по оптимизации нагрузки источников поступления биогенных веществ.

 

№ субводосбора	Сельскохозяйственный объект	Наименование мероприятия	Эффективность приема, %	Остаточная концентрация веществ, г/л
N	P2O5
1	Кукуруза-1	а) выделение водоохранной зоны с посадкой лесных насаждений	70%	320,6
96,18
б) посадка лесных полос на полях	70%	96,18
28,9
в) плоскорезная обработка	70%	28,9
8,7
озимая пшеница	а) выделение водоохранной зоны с посадкой лесных насаждений	70%	26,2
7,86
кукуруза-2	а) выделение водоохранной зоны с посадкой лесных насаждений	70%	547,4
164,2
б) посадка лесных полос на полях	70%	164,2
49,3
в) плоскорезная обработка	70%	49,3
14,8
г) известкование	30%	14,8
10
кукуруза-4	а) выделение водоохранной зоны с посадкой лесных насаждений	70%	276,4
82,9
б) посадка лесных полос на полях	70%	82,9
24,9
в) безотвальная обработка обычная	60%	24,9
9,9
гречиха	а) выделение водоохранной зоны с посадкой лесных насаждений	70%	27,2
8,16
оз. тритикале	а) выделение водоохранной зоны с посадкой лесных насаждений	70%	46,3
13,9
б) посадка лесных полос на полях	70%	13,9
4,17
картофель	а) выделение водоохранной зоны с посадкой лесных насаждений	70%	213
63,9
б) посадка лесных полос на полях	70%	63,9
19,1
в) плоскорезная обработка	70%	19,1
5,7
кукуруза-3	а) выделение водоохранной зоны с посадкой лесных насаждений	70%	421,2
126,3
б) посадка лесных полос на полях	70%	126,3
37,9
в) плоскорезная обработка	70%	37,9
11,4
г) известкование	20%	11,4
9,2
свинов. комплекс т.ф	а) выделение водоохранной зоны с посадкой лесных насаждений	70%	12,3
3,7
2	Озимая рожь	а) выделение водоохранной зоны с посадкой лесных насаждений	70%	51,7
15,5
б) посадка лесных полос на полях	70%	15,5
4,7
3	Картофель	а) выделение водоохранной зоны с посадкой лесных насаждений	70%	116,4
34,9
б) посадка лесных полос на полях	70%	34,9
10
4	Озим. тритикале	а) выделение водоохранной зоны с посадкой лесных насаждений	70%	18,8
5,6
Свекла	а) выделение водоохранной зоны с посадкой лесных насаждений	70%	306,9
92,1
б) посадка лесных полос на полях	70%	92,1
27,6
в) плоскорезная обработка	70%	27,6
8,3
Огурец	а) выделение водоохранной зоны с посадкой лесных насаждений	70%	299,5
89,8
б) посадка лесных полос на полях	70%	89,8
27
в) плоскорезная обработка	70%	27
8,1
Томат	а) выделение водоохранной зоны с посадкой лесных насаждений	70%	69,5
21
б) посадка лесных полос на полях	70%	21
6,3
капуста	а) выделение водоохранной зоны с посадкой лесных насаждений	70%	43,2
13
б) контурная всппашка	25%	13
9,8
5	Кукуруза	а) выделение водоохранной зоны с посадкой лесных насаждений	70%	189,6
56,9
б) посадка лесных полос на полях	70%	56,9
17,1
в)безотвальная обработка обычная	50%	17,1
8,6
озимая рожь	а) выделение водоохранной зоны с посадкой лесных насаждений	70%	46,4
13,9
б) вспашка поперек склона	40%	13,9
8,3
картофель	а) выделение водоохранной зоны с посадкой лесных насаждений	70%	150,1
45
б) посадка лесных полос на полях	70%	45
13,5
в) вспашка поперек склона	40%	13,5
8,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выводы:

 

В  результате проведения курсовой работы можно сделать следующие выводы:

- на загрязнение водных экосистем особое влияние оказывают  животноводческие объекты, населенные пункты, с/х угодья;

- поступление биогенных веществ в водную экосистему приводит к эвтрофированию водоемов;

- поступление биогенных веществ в водные экосистемы зависит от площади источника загрязнения, расстояния его до водной экосистемы, от типа почв, от уклона участка;

-поступление биогенных веществ с атмосферными осадками зависит от суммы твердых и жидких осадков, от концентрации веществ в жидких осадках, от концентрации веществ в снеговой воде;

- фоновое поступление биогенов зависит от площади субводосбора, от количества поступления с 1 га;

-потери биогенных веществ с животноводческих комплексов зависят от численности животных, от массы выхода экскрементов на 1 животного в сутки, от способа хранения;

- животноводческие комплексы, минеральные и органические удобрения, естественные экосистемы и населенные пункты отрицательно воздействуют на агрохимические показатели почвы, ее химический состав и на микрофлору;

-чтобы ущерб, нанесенный водной экосистеме с/х объектами свести к минимуму, необходимо проводить водоохранные мероприятия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы.

 

1. Ансорже Х., Кундлер П. и др. «Минеральные удобрения», Москва, 1964;

2. Басистый В.П, Рожковская А.А., «Рациональное использований удобрений», Хабаровск, 1962;

3. Водоохранные территории РБ. М.Ю. Калишен, 2003г.

4. Войтов И.В., «Научные основы рационального управления и охраны водных ресурсов трасграничных рек для достижения устойчивого развития и экологической безопасности водоснабжения РБ», 2000;

5. Воробьева Е.П.,Кругленя В.П.,Добродькин М.М.,Антропенко Н.Ю., «Сельскохозяйственная экология: методические указания», БГСХА,2007;

6. Галай Е. И. ., «Использование природных ресурсов и охрана пририды»,Минск «Амалфея»;

7. Г. В. Стадницкий, А. И. Родионов. "Экология".

8. Ефимов В.Н., «Система удобрений», Москва «Колос», 2003;

9. Животноводческие комплексы и охрана окружающей среды. Ю.И. Ворошилов, С.Д. Дурдыбаев, Л.Н. Ербакова.

10. Карпс А.Э., « Загрязнение среды стоками свиноводческого комплекса»,1990;

11. ООС под ред. С.В.Белова, Москва «Высшая школа»,1991;

12. Основы экологии рационального природопользования. А.Ф. Савенок, Е.И. Савенок.

13. Уразаева Н.А С-х экология под ред., 2-е издание, Москва «Колос»,2000;

14. Химизация земледелия и природная среда. В.Г. Минеев.

15. Хрисанов Н.B, «Управление эвтрофированием водоемов», С-П Гидрометиздат, 1993;

16. Шляхтунов В.И., «Экологические проблемы животноводческих комплексов», 1988;

17. Экология. В.И. Коробкин, Л.В. Передельский.

18. Экология. Л.И. Цветкова, М.И. Алексеев и др.

19. Экологические проблемы применения минеральных удобрений. В.Н. Кудяров, В.Н.Башкин, А.Ю. Кудеярова.

20. Экология. Хозяйство. ООС., под ред .Л.И.Козырева, Москва «Прогресс», 1990;

21. Экология: 100 экзаменационных ответов. В.В. Денисов, И.А. Денисова.

22. Экология: экзаменационные ответы. С.И. Колесников.