Экологические проблемы окружающей среды

Экологические проблемы окружающей среды

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДНЫХ ИСТОЧНИКОВ. ДЕФИЦИТ ВОДЫ

Вследствие возросшего потребления воды и постоянно усиливающегося загрязнения пресноводных источников в частности рек, ситуация с водой во многих районах мира ухудшается. В развивающихся странах по меньшей мере пя­тая часть городского населения и около трех четвертей сель­ского не имеют доступа к подлинно безопасным источни­кам воды.

В Республике Беларусь около 50% источников так назы­ваемого нецентрализованного водоснабжения (криниц, ко­лодцев и т.д.) и около 25% централизованного по содержа­нию загрязняющих соединений не соответствуют нормам. Таким образом, складывается парадоксальная ситуация: при общем достаточном количестве воды обеспечение качествен­ной водой, пригодной для питья и культурно-бытовых це­лей, остается крайне неблагоприятной.

Для того чтобы иметь возможность прогнозировать ситу­ацию с водоснабжением и разрабатывать средства защиты водных объектов, необходимо знать основные источники и виды их загрязнения.

Различают следующие виды загрязнения воды: химиче­ское, биологическое, физическое, радиоактивное, тепловое.

Химическое загрязнение обусловливается наличи­ем в воде примесей, имеющих химическое происхождение, в основном в результате человеческой деятельности. Это нефть и другие горюче-смазочные материалы, органические смо­лы, жиры и другие соединения, щелочи, тяжелые металлы, нитраты, фосфаты, минеральные кислоты и т.д. Их источ­ником в первую очередь являются промышленное произ­водство и сельскохозяйственная химизация.

Крупнейшим загрязнителем выступает нефть. По статис­тике ООН, ежегодно в воды Мирового океана в результате деятельности нефтяной и нефтеперерабатывающей промыш­ленности, аварий при транспортировке и т.д. выливается в среднем около 10—15 млн т нефти. Это ненамного ниже, чем ежегодная потребность в нефти нашей страны. Одна кап­ля нефти при разливе образует на поверхности воды пятно до 1 м в диаметре и может мигрировать без разрушения на расстояние в сотни километров от места аварии.

В нашей стране в составе сточных вод ежегодно сбрасыва­ется в водные объекты около 250 т нефти, в том числе в реку Свислочь — около 110 т.

Взвешенные частицы уменьшают прозрачность воды, тем самым уменьшая проникновение в нее света, что в свою очередь снижает интенсивность фотосинтеза водных расте­ний и аэрацию водной среды. Взвешенные вещества влияют на температуру и состав растворенных компонентов поверх­ностных вод, они способствуют заилению дна в зонах с малой скоростью течения, оказывают неблагоприятное воз­действие на жизнедеятельность водных организмов.

Повышенное содержание аммонийного азота отрицательно сказывается на состоянии водной флоры и фауны. Рост его концентрации в водоемах стимулирует процесс эвтрофикации.

Эвтрофикацией называют избыточное поступление в во­доемы биогенных элементов. К биогенным относятся эле­менты, непосредственно воздействующие на рост и разви­тие растений, в первую очередь это азот и фосфор. Эвтрофикация приводит к усиленному росту водорослей и цвете­нию поверхностных вод. В результате происходят заболачи­вание водоемов, нарушение и изменение видового разнооб­разия водных экосистем, уменьшение площади зеркала воды, снижение потребительских качеств вод. Эвтрофикация от­мечена более чем в 70% водоемов Беларуси.

Фосфаты — это соли фосфорной кислоты. Источником их поступления в водоемы являются деятельность промыш­ленных предприятий, а также химизация сельского хозяй­ства. Фосфор в повышенных концентрациях — это токсич­ный элемент для всех живых организмов. Именно фосфор и его производные являются ключевыми элементами, стиму­лирующими процесс эвтрофикации как в водоемах респуб­лики, так и в водоемах других регионов.

Исключительно опасными соединениями для всех жи­вых организмов при их поступлении в избыточном количе­стве являются нитраты. Нитраты — это соли азотной кислоты. Существует один, основной, путь воздействия нитратов на человеческий организм — через пищеварительный тракт. Отрицательное действие нитратов предполагает суммар­ную токсичность нитритов (как продуктов их трансформа­ции в организме) и нитратов, выраженную в острой и хро­нической форме. Опасность негативных последствий поступ­ления нитратов усугубляется возможностью синтеза канце­рогенных нитрозосоединений.

Особенно опасно отрицательное воздействие нитратов для детей. Это связано, во-первых, с интенсивным ростом, а во-вторых, с физиологическими особенностями детского организма (содержание гемоглобина, рН желудочного сока и т.д.).

Химическое загрязнение приводит к целому ряду забо­леваний, в том числе раковым и болезням крови у челове­ка, отрицательно сказывается на состоянии водной фло­ры и фауны, провоцирует «цветение» и зарастание водо­емов и т.д.

Биологическое загрязнение главным образом обусловливается коммунально-бытовыми стоками и сель­скохозяйственным животноводством. Этот вид загрязнения воды исключительно опасен и может приводить к эпидеми­ям серьезнейших заболеваний. Наличие связей между за­грязнением воды и передающимися через нее заболевания­ми было установлено и документально зафиксировано еще в XIX в. Английский врач Сноу в 1854 г. проследил протека­ние вспышки холеры в Лондоне. Исследования показали, что источником распространения инфекции стала река Тем­за, сильно загрязненная неочищенными канализационны­ми стоками, а причиной явились бактерии, размножившие­ся в этих нечистотах. Об этом открытии и сегодня напоми­нает мемориальная доска, установленная в его честь в Лон­доне. Но, несмотря на то, что с этого момента связь загряз­нения воды и заболеваемости неоспорима, биологическое загрязнение по-прежнему остается одной из основных при­чин болезней в мире. По статистике ООН, свыше трети мирового населения не имеет доступа к безопасной питье­вой воде, а 25 000 человек ежедневно умирают от болезней, прямо связанных с загрязненной водой. Биологическое загрязнение, несмотря на жесткий эпидемиологический кон­троль, остается актуальной проблемой для нашей страны. Достаточно сказать, что ежегодно объем жидких навозных стоков в республике достигает 20 млн м3. Значительная часть этих стоков в конечном счете попадает в водоприемники, являясь потенциальной причиной биологического загрязне­ния.

Физическое загрязнение воды вызывается глав­ным образом, смывом и сдуванием почвенных частиц в во­доприемники, т.е. эрозией почвы, а также деятельностью предприятий деревообрабатывающей и целлюлозно-бумаж­ной промышленности. Такое загрязнение может приводить к достаточно серьезным последствиям. Оно снижает возмож­ности использования воды для культурно-бытовых целей, вызывает гибель обитающих в водоемах организмов и т.д. Знаменитая река Яньцзы в Китае получила свое второе на­звание «желтая река» именно из-за чрезвычайно высокого содержания в ней смытых с полей глинистых частиц.

Крайне актуальным для Беларуси является еще один вид загрязнения — радиоактивное. Выпавшие в результате аварии на ЧАЭС радионуклиды способны закреп­ляться на длительный срок в донных отложениях, являясь источником потенциальной опасности для всех живых орга­низмов.

Тепловое загрязнение обусловливается сбросом теплых вод, использовавшихся при охлаждении на ТЭЦ и АЭС, а также на промышленных предприятиях, в откры­тые водные объекты. Температура таких вод на десятки гра­дусов выше, чем природных водоемов, поэтому их неконт­ролируемый сброс приводит к изменению видового разно­образия водных организмов, нарушению экологического рав­новесия экосистем, снижению качества и «цветению» воды.

Таким образом, загрязнение водных объектов, особенно усилившееся за последние 50 лет, а также постоянно расту­щие темпы водопотребления вызывают дефицит воды. При­том, что потенциально пресной воды сегодня вполне доста­точно для удовлетворения потребностей человека, локаль­ный дефицит воды имеет место в ряде стран, прежде всего африканских и азиатских. Эта печальная тенденция, по про­гнозам экологов, в будущем будет стремительно усиливать­ся, и в 2050 г. треть человечества столкнется с нехваткой пресной воды.

Все источники загрязнения воды подразделяются на про­мышленные, коммунально-бытовые и сельскохозяйственные.

Промышленные источники загрязняют воду широким спектром химических, физических и биологиче­ских видов загрязнения.

Коммунально-бытовые источники загрязнения обусловливают самый большой объем загряз­нений за счет сбрасывания канализационных, ливневых вод, которые содержат прежде всего биологические загрязнители. Сельскохозяйственные источники загрязнения представлены главным образом стоками с по­лей, сбросами с животноводческих ферм и перерабатываю­щих предприятий.

Таким образом, в Беларуси около 50% ис­точников нецентрализованного (колодцы, кри­ницы и т.п.) и около 25 % централизованного водоснабжения содержат повышенное количе­ство загрязняющих веществ. Эти вещества в меньшей степе­ни имеют естественное происхождение и в большей степени — антропогенное: промышленное, сельскохозяйственное, ком­мунально-бытовое. Все виды загрязнений можно разделить по происхождению на химические, биологические и физи­ческие. Самые многочисленные и опасные — это химиче­ские виды загрязнения. Они встречаются наиболее часто и оказывают серьезное воздействие на здоровье человека и животных.

ПРОБЛЕМЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ

Глобальными загрязнениями атмосферы на­зываются те виды загрязнения, которые оказы­вают воздействие не на одно государство или регион, а на всю планету в целом. В возникно­вении глобального загрязнения принимают участие многие страны. Глобальными проблемами загрязнения атмосферы являются следующие:

1. Проблема деградации атмосферного озона. Трехатом­ный кислород (03), озон, в основном образуется в страто­сфере путем присоединения атомарного кислорода к моле­куле кислорода под воздействием солнечной радиации. В при­земном слое воздуха он формируется под влиянием случай­ных факторов (грозовые разряды, окисление органического вещества).

Слой максимальной концентрации озона на высоте 20— 25 км называется озоновым экраном. Если весь имеющийся озон собрать в один слой, то толщина его составит 3 мм, при нормальном давлении атмосферы (101,3 мПа) и темпе­ратуре 0°С на поверхности Земли.

Слой озона служит своеобразным щитом, предохраняю­щим живые организмы, в том числе и человека, от губи­тельного действия ультрафиолетового излучения Солнца.

Естественный процесс образования и разрушения озона нарушается при наличии в стратосфере оксидов азота, а также легкокипящих органических соединений, содержащих в своем составе атомы фтора, или хлора, или фреона, который выбрасывается в атмосферу при демонтаже и разрушении холодильных установок, использовании аэрозольных устройств.

Космические ракеты, высотная авиация и испытание атомного оружия в атмосфере вместе с промышленным и бытовым загрязнением атмосферного воздуха вызвали раз­рушение озонового экрана и образование озоновых дыр. В озоновой дыре содержание озона меньше, чем в самом эк­ране. При полном исчезновении озона из дыры под ней по­гибает все живое.

В настоящее время озоновые дыры наблюдаются над Ан­тарктидой, Сибирью, Западной и Центральной Европой.

2. Проблема «парникового эффекта». Средняя температура воздуха у поверхности Земли составляет 14,6°С. Однако многолетние наблюдения метеорологов показывают, что в настоящее время климат изменяется в сторону потепления. Этот процесс связан с увеличением в атмосфере концентрации парниковых газов. К парниковым газам относят углекислый газ, метан, пары воды, оксиды азота, фреоны.

Основным газом, вызывающим парниковый эффект, является углекислый. Он, подобно стеклу парника, пропус­кает лучистую энергию Солнца к поверхности Земли, но задерживает исходящие от Земли инфракрасные (тепловые) лучи и в результате создает тепличный (парниковый) эф­фект.

Повышение средней температуры на 5 °С (в среднем до 21 °С) может вызвать таяние ледников и зон вечной мерз­лоты, которое приведет к повышению уровня Мирового океана, затоплению территорий островных и прибрежных государств, а также районов вечной мерзлоты.

Основным техногенным источником поступления угле­кислого газа в атмосферу является процесс сжигания орга­нического топлива. В настоящее время только от тепловой энергетики в атмосферу поступает примерно 1 т углерода на человека в год, или около 6 млрд т на земном шаре. Прогно­зируется, что в первой половине XXI ст. выброс возрастет до 10 млрд т в год. Климатологи крайне опасным считают выброс порядка 15—20 млрд т/год.

Основным фактором вывода углерода из атмосферы яв­ляются фотосинтез и поглощение океаном.

Так, в эксперименте было показано, что увеличение в концентрации С02 в воздухе в два раза обусловило повы­шение урожайности испытуемых сельскохозяйственных куль­тур на 25 — 50%.

3. Проблема кислотных дождей. В процессе производственной деятельности промышленных предприятий, ТЭС и ТЭЦ, работы двигателей внутреннего сгорания в атмосферу выбрасываются диоксиды серы и азота. Соединяясь в тропосфере с парами воды, они превращают выпадающие дожди в слабые растворы кислот (рН—3—4). Самый кислый дождь с рН 2,4 (приблизительно соответствует столовому уксусу) был зарегистрирован в Шотландии (г. Питлхорн).

Выпадение кислотных дождей приводит к засыханию лесов, закислению почв, водоемов, гибели рыбы, ускорен­ному разрушению архитектурных сооружений и металлических конструкций.

Проблему кислотных дождей часто относят к региональ­ным, а не к глобальным проблемам. Например, в Республи­ке Беларусь средний уровень кислотности дождей равен 5,5— 6,0, хотя есть случаи, когда выпадали и более кислые осад­ки. Дело в том, что основные производственные мощности в нашей стране в качестве топлива используют природный газ, который дает малое количество кислотных выбросов. Однако резкое увеличение численности автомобилей, а зна­чит, и их выбросов увеличивает опасность появления кис­лотных дождей на территории нашей страны.

Проблема кислотных дождей стоит очень серьезно в Гер­мании, Польше и, отчасти, на Украине, где имеются боль­шие месторождения угля, который используется в качестве дешевого энергетического источника. Уголь, особенно бу­рый, большие месторождения которого находятся в Польше и Германии, при сжигании дает большое количество окси­дов серы и азота. Поэтому большое количество случаев выпа­дения кислотных дождей имеется именно в этих странах. Кроме того, в Северной Европе ветер имеет преимущественно севе­ро-восточное направление, поэтому основная часть кислот­ных осадков, образующихся над Польшей и Германией, вы­падает в странах Прибалтики, над Балтийским морем и в Южной Швеции. Именно эти регионы и страдают больше всего от кислотных осадков. Частично кислотные дожди за­носятся из Польши и на территорию нашей страны.

К локальному загрязнению атмосферы относят те выбро­сы, которые оказывают воздействие только недалеко от ме­ста их образования. В нашей стране к таким видам загрязнения можно отнести образование приземного озона, загряз­нение атмосферы в районе животноводческих комплексов, промышленных предприятий и городов.

Образование приземного озона (фотохимический смог) происходит в результате фотохимической реакции продук­тов неполного .сгорания топлива автомобилей и загрязняю­щих выбросов предприятий в условиях инверсии температу­ры. Поскольку озон (03) почти в два раза тяжелее воздуха, то он скапливается в придорожных полосах и низинах. В результате этого вдоль автомобильных трасс, а иногда и в городах скапливается достаточно большое количество озо­на, который как сильнейший окислитель оказывает нега­тивное воздействие на живые организмы. Высокие концент­рации озона являются одной из причин более частой гибели растений вдоль дорог. Если в зоне загрязнения длительный период находятся люди (например, постоянное проведение дорожных работ), фотохимический смог может вызвать по­ражение дыхательных путей, рвоту, раздражение слизистой оболочки глаз и общую вялость. В ряде случаев в фотохими­ческом смоге могут присутствовать соединения азота, кото­рые повышают вероятность возникновения раковых заболе­ваний.

Большая концентрация животных на крупных животно­водческих комплексах (особенно свиноводческие комплек­сы) обусловливает сильную степень загрязнения воздуха вокруг них. Здесь накапливаются высокие концентрации аммиака, сероводорода, метана, оксидов серы и азота, ко­торые оказывают неблагоприятное воздействие на живот­ных, работающих людей, а часто и окружающий раститель­ный мир. При воздействии смеси газов с животноводческих комплексов отмечаются рост заболеваний у людей и живот­ных, снижение продуктивности скота, ослабление и гибель деревьев.

Таким образом, загрязнение атмосферы приводит к разнообразным экологическим проблемам, которые по своему масштабу можно подразделить на глобальные (парниковый эффект, разрушение озонового слоя, кислотные дожди), региональные (загрязнение территории соседних государств) и локальные (загрязнение вокруг источника загрязнения).

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ОСУШИТЕЛЬНЫХ И ОРОСИТЕЛЬНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ

Основные направления мелиорации в Республике Беларусь.

Мелиорация в переводе с латинского языка означает улучше­ние. Сельскохозяйственная мелиорация — это коренное улуч­шение природных условий сельскохозяйственных угодий. По своему назначению мелиорации бывают осушительные, оро­сительные, опреснительные и противоэрозийные.

Экологические проблемы, связанные с мелиорацией зе­мель, можно классифицировать по трем направлениям: 1) проблемы осушительных мелиорации; 2) проблемы оро­сительных мелиорации; 3) проблемы рационального исполь­зования и сохранения торфяно-болотных почв, преоблада­ющих на осушаемых территориях.

Осушительная мелиорация — это комплекс мероприятий, направленный на преобразование переувлаж­ненных земель в плодородные, на которых можно получать высокие устойчивые урожаи сельскохозяйственных культур.

Переувлажненные земли делятся на три типа:

· болота (если мощность торфа свыше 30 см);

· заболоченные (менее 30 см);

· минеральные (при отсутствии торфяного покрова).

Площадь заболоченных и переувлажненных земель сель­скохозяйственного использования в Республике Беларусь составляет около 5 млн га, из них около 2 млн га приходят­ся на торфяно-болотные почвы.

Осушительная мелиорация способствует улучшению поч­вообразовательного и микробиологического процессов в по­чве, регулирует водный, воздушный, тепловой и питатель­ный режимы, что создает благоприятные условия для раз­вития растений.

Вместе с тем нельзя допускать чрезмерного осушения земель. Экологически необоснованные и широкомасштабные мелиорации могут вызывать негативные изменения в окружающей среде, отрицательно влияющие на флору и фауну.

В Республике Беларусь с середины прошлого века было осушено около 3 млн га земель (приблизительно 15% терри­тории страны). Естественно, такие масштабы не могли не оказать определенного негативного воздействия на состоя­ние природных комплексов.

Так, в районах Полесья наряду с ростом урожайности сельскохозяйственных культур в ряде мест наблюдаются значительное снижение уровня грунтовых вод на прилегаю­щих территориях, обмеление рек и озер, обеднение пахот­ных торфянистых слоев. Дальнейшее снижение грунтовых вод приведет к падению продуктивности деградированных сельскохозяйственных земель, нанесению урона лесным эко­системам.

Масштабные осушительные мелиорации способствовали изменению микроклимата Полесского региона. Наблюдают­ся рост зимних температур, увеличение интенсивности ранневесенних и поздневесенних заморозков, изменение коли­чества осадков, что значительно снижает эффективность сельскохозяйственного производства в регионе.

Осушительные мелиорации крайне отрицательно сказы­ваются на разнообразии видов растений и особенно живот­ных, приспособившихся к существованию в болотных и околоболотных экосистемах. В Красную книгу попали такие виды, как болотная черепаха, большая и малая выпи, серая цапля, вертлявая камышовка и т.д.

В настоящее время нельзя провести масштабное обратное заболачивание территорий, хотя отдельные мероприятия в данном направлении проводятся: мелиоративные объекты проектируются, строятся и эксплуатируются с учетом ба­ланса подземных вод, изменения микроклимата, состояния флоры и фауны.

Необходимо поддерживать рациональную эксплуатацию уже существующих мелиоративных систем. При строитель­стве новых мелиоративных систем следует отдавать приори­тет созданию осушительно-увлажнительных систем, позво­ляющих регулировать уровень грунтовых вод в зависимости от требований.

Оросительная мелиорация (орошение) — это искусственное увлажнение почвы для повышения ее плодо­родия. Однако при чрезмерном орошении может наблюдать­ся повышение уровня грунтовых вод, что может привести к заболачиванию, уменьшению количества гумуса, ухудше­нию водно-физических свойств почвы, ее уплотнению.

Поэтому необходимо тщательно соблюдать нормы поли­ва в зависимости от влажности почвы, использовать ка­пельное и малообъемное орошение.

Проблемы рационального использования торфяных ресур­сов. В первые годы освоения и использования слаборазложившихся торфяно-болотных почв необходимо создавать условия для усиления процессов в гумификации и минера­лизации органического вещества, так как эти почвы отли­чаются низкоэффективным плодородием. Оно может быть улучшено только посредством активизации почвообразова­тельного процесса, что неизбежно связано с разрушением органического вещества, которое вызывает уменьшение его запасов и образование относительного избытка минераль­ного азота.

Минерализация органического вещества торфа — зако­номерный процесс биосферы, круговорота в ней веществ и энергии, который можно затормозить, но нельзя остано­вить. Срок жизни средних по мощности торфяно-болотных почв в Республике Беларусь составляет от 50 до 300 лет. Таким образом, торф — это исчерпаемый и не возобновля­емый человеком природный ресурс.

Интенсивность минерализации торфяно-болотной почвы обусловлена рядом экологических факторов. Главными из них являются климатические условия, водно-воздушный режим и характер сельскохозяйственного использования.

В засушливых условиях разложение органического веще­ства протекает значительно медленнее. На территории Рес­публики Беларусь сочетание влажного климата и благопри­ятных температурных условий способствует интенсифика­ции процессов минерализации. В научной литературе утвер­дился термин «сработка» торфа, отражающий величину сред­него ежегодного уменьшения торфяной залежи за счет фи­зического уплотнения и разрушения органического под дей­ствием физических, химических и биохимических факто­ров. Главная проблема рационального использования торфя­ников — это регулирование интенсивности их «сработки» в целях максимального продления сроков эксплуатации для выращивания сельскохозяйственных культур. «Сработка» торфа в Республике Беларусь составляет от 1 до 12 см в год, в среднем 2—3 см. Поэтому основная задача использования торфяно-болотных почв сводится к максимальному получению растениеводческой продукции при минимальном ко­личестве минерализуемого торфа за счет поиска эффектив­ных путей сдерживания процессов минерализации.

Мероприятия по охране торфяно-болотных почв. Одним из основных факторов, действующих на скорость минера­лизации органического вещества торфа, является степень осушения. Повышение или снижение степени увлажненнос­ти торфа влечет за собой изменение концентрации кислоро­да, что в свою очередь сказывается на активности почвенных микроорганизмов.

Глубокое осушение залежи, улучшая аэрацию, способ­ствует усилению микробиологических процессов и быстрей­шему разложению торфа. И наоборот, при высоких уровнях стояния грунтовых вод процесс минерализации замедляется. Особо важную роль уровень грунтовых вод имеет на глубо­ких торфяниках. Поэтому на мелиоративных объектах боль­шое значение придается регулированию водного режима.

В результате осушения нарушается и изменяется истори­чески сложившаяся экосистема торфяно-болотных почв. Про­исходит естественный процесс замещения влаголюбивых сообществ (осока, тростник, хвощ) менее требовательными к воде, но и малопродуктивными травостоями. Поэтому ос­новным условием является создание новых высокопродуктив­ных, искусственных агрофитоценозов, обеспечивающих наря­ду с получением максимальной продукции регулирование процессов минерализации органического вещества, охрану торфяно-болотных почв и условия для формирования на месте торфяников новых плодородных почв.

Многолетние исследования показали, что процесс мине­рализации торфа идет значительно медленнее под культу­рой многолетних трав. Их корневая система охватывает весь слой почвы, препятствует его распылению, дернина замед­ляет газообмен между почвой и прилегающим воздухом, а также снижает температуру почвы, уменьшая активность микроорганизмов.

Под многолетними травами также снижаются потери азота и риск проявления ветровой эрозии. Экспериментально ус­тановлено, что возможно создание длительной (до 20 лет) культуры многолетних трав без перезалужения, при этом их средняя урожайность не снижается.

При использовании торфяно-болотных почв в системе севооборотов многолетние травы также должны занимать ведущее место. Следует учитывать, что при этом важно поддерживать оптимальные условия водно-воздушного и пи­щевого режимов, так как сильное снижение уровня фунто­вых вод приводит к выпадению травостоев.

Наиболее интенсивное разложение торфов отличается на почвах, не занятых растительным покровом. Поэтому при использовании торфяно-болотных почв в севооборотах не­обходимо сокращать «простои» почв, возделывать культуры и сорта с продолжительным вегетационном периодом, вклю­чать в севооборот промежуточные культуры.

Темпы минерализации органического вещества торфяно-болотных почв можно регулировать изменением интенсив­ности механических обработок, заменяя вспашку периоди­ческими поверхностными обработками почвы с применением гербицида. Применение системы, сочетающей приемы меха­нической и глубокой обработки, позволяет на 20—30% со­кращать расход органического вещества. Одним из приемов, снижающих интенсивность микробиологических процессов, является применение тяжелых болотных катков, что уплот­няет почву и препятствует свободному доступу кислорода.

Физическая консервация торфяников осуществляется ме­тодом глубокой (до 1,6 м) вспашки специальными плугами. После этого почвенный профиль ниже пахотного слоя пред­ставляет собой чередование пластов торфа и песка, постав­ленных под углом 45°.

Песчаные слои обеспечивают хороший дренаж, а торфя­ные аккумулируют и сохраняют влагу. При этом торфяная залежь лишена контактов с атмосферой, защищена от эро­зии и пожаров. Механически обрабатывается только верх­ний, искусственно созданный минеральный слой глубиной 20—22 см. Такая почва по своим водно-физическим свой­ствам близка к супесчаной.

К числу факторов, способствующих снижению темпов минерализации органического вещества почвы, относят ис­пользование специальных химических препаратов — ингиби­торов нитрификации.

С целью иммобилизации подвижных форм азота для пре­дупреждения его непроизводительных потерь рекомендует­ся обогащать почву свежеубранной соломой или специально вносить ее в измельченном виде.

Одним из источников органического вещества может быть также измельченная фрезерными машинами при освоении закустаренных торфяников древесная масса.

Стабилизации органического вещества способствует известкование торфяно-болотных почв. При этом  образуются нерастворимые в воде гуматы кальция, способные закрепляться в почвенном слое.

Положительное влияние на устойчивость торфяником оказывает внесение небольших добавок глинистых материи лов.

Особую опасность на торфяниках представляет ветровая эрозия, причем эрозионно опасными считаются ветры со скоростью свыше 8 м/с.

Важнейшими элементами системы почвозащитных ме­роприятий является противоэрозионная организация терри­тории, включающая введение почвозащитных севооборотов, агротехнические и лесомелиоративные мероприятия.

Таким образом, сельскохозяйственная мели­орация, способствуя улучшению земель, вызы­вает ряд отрицательных последствий для окру­жающей среды. Масштабные осушительные ме­лиорации, проведенные в Республике Беларусь, обуслови­ли изменение микроклимата Полесского региона, вызвали снижение уровня грунтовых вод, уменьшение видового раз­нообразия растений и животных. Ряд экологических про­блем связан также и с оросительными мелиорациями, ко­торые в нашей стране применяются не так широко. Особую тревогу вызывает разрушение торфяно-болотных почв, ко­торые преобладают на осушаемых территориях. Такие почвы являются исчерпаемым и невозобновляемым ресурсом стра­ны. Поэтому для их рациональной эксплуатации и сниже­ния скорости разрушения следует использовать специаль­ную программу мероприятий.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ИНТЕНСИВНОГО ЖИВОТНОВОДСТВА

Влияние животноводческих комплексов и ферм на эколо­гическую обстановку. Производство животноводческой про­дукции на промышленной основе обусловливает интенси­фикацию отрасли и ввод в эксплуатацию крупных комп­лексов и ферм. Значительная концентрация животных на относительно ограниченном пространстве способствует ак­тивному загрязнению окружающей среды.

Основными источниками загрязнения являются навоз, моча, техническая вода и дезинфицирующие средства, ис­пользуемые во время ветеринарно-санитарных мероприятий, а также скотомогильники.

Навоз по влажности подразделяется на несколько видов: твердый, или подстилочный (влажность 75—80%), полу­жидкий (влажность до 90%), жидкий (влажность 90—93%) и навозные стоки (влажность свыше 93%).

С экологической точки зрения особую опасность создают жидкие навозные стоки, которые представляют собой смесь экскрементов и остатков корма, сильно разбавленную во­дой. Вследствие значительного содержания воды, наличия аммиака и хлоридов развитие термофильных микроорганиз­мов в стоках подавляется, соответственно тормозятся био­термические процессы, что препятствует естественному обез­зараживанию.

Навоз может содержать свыше 100 видов возбудителей болезней животных, в том числе опасных для человека. Многие их них могут сохранять свою жизнеспособность, особенно в жидком навозе, достаточно длительное время, например, возбудители бруцеллеза 110—170 суток, а споры сибирской язвы несколько десятилетий.

Содержащиеся в навозных стоках микроорганизмы явля­ются основной причиной вспышек инфекционных заболеваний как среди населения, так и среди сельскохозяйствен­ных животных. По данным ФАО, экономический ущерб, причиняемый болезнями скота и птицы, в среднем состав­ляет: в США — 15%, Англии — 15, Италии — 19, Германии — 12% от годовой стоимости продукции животноводства.

Наряду с патогенными микроорганизмами в навозе мо­жет образовываться ряд химических загрязнителей, пред­ставляющих опасность для окружающей среды. В первую оче­редь это производные азота (нитраты и нитриты, аммиак, метан, вторичные амины и др.). Некоторые из этих соедине­ний обладают канцерогенным и мутагенным эффектом, спо­собствуют заболеванию внутренних органов, разрушению гемоглобина и т.д.

Содержащиеся в органических удобрениях биогенные элементы, в первую очередь фосфор и азот, попадая в во­доемы, обусловливают их интенсивную эвтрофикацию. В раде случаев имеет место попадание животноводческих стоков в подземные воды. Загрязненная химическими соединениями и микроорганизмами вода становится небезопасной для пи­тьевого снабжения населения.

Органические удобрения содержат в своем составе также ряд тяжелых металлов, в том числе Mn, Zn, Си, Ni, Со, Pb, Cd, Hg и др. Попадая в организм человека и животных, тяжелые металлы отрицательно сказываются на их жизнеде­ятельности.

Наряду с загрязнением вод и почв животноводческие стоки оказывают отрицательное воздействие на качество ат­мосферного воздуха. Они являются источниками вредных газов и запахов, обусловливают попадание в воздушную среду микроорганизмов, отрицательно влияют на микро­климат животноводческих помещений и окружающих тер­риторий.

Средний по размерам комплекс крупного рогатого скота загрязняет атмосферу в радиусе до 3 км, свиноводческий комплекс с содержанием 100 тыс. голов свиней — свыше 5 км. В воздухе животноводческих помещений содержание аммиака и микроорганизмов может в десятки раз превы­шать ПДК.

К физическим факторам загрязнения атмосферы отно­сится шум, уровень которого на современных комплексах интенсивного типа может составлять от 75 до 95 дБ, что превышает предельно допустимый. Как показывают экспе­рименты, уже при 65 дБ резко снижаются надои молока, уменьшаются привесы свиней, птиц, КРС.

В Республике Беларусь интенсификация животноводства является одним из основных факторов загрязнения окружа­ющей среды. В 1979—1980-е гг. было построено 185 крупных животноводческих комплексов, из них 6 гигантов на 108 тыс. голов свиней. Ежегодный объем навозных стоков составляет около 20 млн-м3. В результате в окружающую среду ежегод­но выбрасывается 33 тыс. т азота, 17 тыс. т фосфора, 23 тыс. т калия. Для утилизации отходов одного комплекса-гиганта необходимо 1500—2000 га земли, для хранения — бетон­ный резервуар объемом 1 млн м3. В ряде мест, прилегающих к крупным животноводческим комплексам, имеет место за­грязнение почв тяжелыми металлами и патогенными мик­роорганизмами. В результате ухудшается качество растение­водческой продукции, она становится непригодной для кор­мления животных и потребления человеком.

Наряду с проблемами животноводческих стоков суще­ствует проблема утилизации трупов животных, а также ней­трализации моющих и дезинфицирующих средств. Скотомо­гильники обусловливают биологическое загрязнение окру­жающей среды, а дезинфицирующие средства относятся к категории биоцидов, т. е. соединений, способных убивать полезные почвенные микроорганизмы.

Методы обеззараживания животноводческих стоков. Су­ществующие методы обеззараживания стоков можно разде­лить на три группы: биологические, химические, физичес­кие.

К биологическим методам обеззараживания животноводческих стоков относятся почвенный метод, аэро- и анаэробное сбраживание, биологическое обеззаражива­ние.

Почвенный метод основан на внесении стоков на земле­дельческие поля орошения (ЗПО), где они подвергаются воздействию разнообразной почвенной микрофлоры, кото­рая утилизирует биогенные элементы и органические веще­ства. Однако при этом в почву могут попадать микроорга­низмы.

Аэро- и анаэробное сбраживание происходит при длитель­ной экспозиции стоков в отстойниках-накопителях, наво­зохранилищах, аэротенках. Наиболее распространены откры­тые пруды-отстойники, аэрируемые путем принудительно­го нагнетания воздуха.

Биологическое обеззараживание основано на использова­нии живых организмов, например личинок мух.

Химические методы обеззараживания животно­водческих стоков включают обеззараживание фумигантами, озонирование и гидролиз.

Они являются более быстродействующими и эффектив­ными и основаны на реакции химикатов с загрязнителями стоков, их связывании и разложении. Наиболее часто для обеззараживания используются фумиганты: формальдегид, негашеная известь и др. Обеззараживание проходит в тече­ние нескольких суток. Стоки теряют запах, снижается ко­личество микроорганизмов и гельминтов.

Озонирование является одним из эффективных методов обеззараживания, при котором количество бактерий в сто­ках уменьшается более чем на 90%.

Гидролиз основан на использовании специальной уста­новки, где навоз подвергается термической обработке при температуре 125—130°С в течение 2—3 ч. При этом инфекци­онные микроорганизмы погибают, а клетчатка расщепляет­ся на простые сахара, пригодные для дальнейшего исполь­зования, например выращивания дрожжей.

К физическим методам обеззараживания живот­новодческих стоков относятся термический, электрический методы, воздействие токами высокой частоты и высокого напряжения, облучение.

Термический метод можно подразделить на следующие виды:

· сжигание зараженного навоза в печах, специальных установках и т.д.;

· высокотемпературная сушка (от 200 до 500°С). Навоз высушивается до

10-процентной влажности, что приводит к частичной потере азота и других питательных элементов;

· стерилизация паром при температуре до 130°С и давлении 200—300 атмосфер в течение 15—20 мин;

· выпаривание, которое основано на предварительном разделении навоза на фракции и его обезвоживании.

Электрический метод подразделяется на электрогидрав­лический и электрофлотацию. Электрогидравлический ме­тод основан на использовании высоковольтных разрядов, а электрофлотация — на разделении фракций с помощью ионитовой мембраны.

Воздействие токами высокой частоты (ТВЧ) и высокого напряжения (ТВН) также позволяет значительно снизить концентрацию патогенных микроорганизмов в навозных сто­ках.

Для обеззараживания стоков также используются раз­личные виды облучения: электромагнитное, гамма-излуче­ние и т.д.

Конкретный выбор одного из представленных методов или их комплекса зависит от состава стоков, технологичес­ких возможностей, условий обеззараживания, экономичес­кой целесообразности и их дальнейшего использования.

Комплекс природоохранных мероприятий на животновод­ческих объектах. Природоохранные мероприятия, направ­ленные на предотвращение загрязнения окружающей среды объектами животноводства, можно условно подразделить на несколько видов.

Профилактические мероприятия направлены на сниже­ние объема стоков, поступающих в окружающую среду. В свою очередь они включают:

· ограничение строительства крупных комплексов, ока­зывающих наиболее негативное воздействие на окружаю­щую среду;

· совершенствование методов удаления навоза, в частно­сти замена гидравлической системы, обусловливающей об­разование значительного объема жидких навозных стоков вследствие их многократного разбавления, на механичес­кую. Это позволяет в десятки раз сократить общее количе­ство навоза, поступающего в окружающую среду, и более экономно расходовать воду;

· проведение санитарно-ветеринарных мероприятий в жи­вотноводческих помещениях, способствующих снижению количества патогенных микроорганизмов;

· создание санитарно-защитных зон вокруг комплексов, размер которых должен соответствовать мощности комплек­са;

· использование многоступенчатой системы очистки жид­ких навозных стоков, позволяющей эффективно обеззара­живать их от биологических и химических загрязнителей.

Агротехнические и санитарно-гигиенические мероприятия направлены на снижение возможных негативных послед­ствий от попадания стоков в окружающую среду. Они пред­полагают:

¨ оптимальный выбор и оборудование земледельческих полей орошения. Участки, на которых планируется внесение стоков, должны быть расположены на расстоянии не менее 300 м от населенного пункта и с учетом преобладающих в данной местности ветров. Уровень залегания грунтовых вод на участке должен быть не менее 1,5—2 м. Участки, приле­гающие к открытым водоемам, должны быть выравнены и иметь специальную обваловку, препятствующую попаданию поверхностных стоков в воду. Внешние границы ЗПО сле­дует обсаживать специальными лесными полосами, способ­ными утилизировать часть загрязнителей;

¨ поддержание оптимальной системы структуры посевных площадей на ЗПО. Животноводческие стоки в период вегетации нельзя вносить под все овощные культуры, под картофель после фазы цветения и свеклу за 3 недели до уборки. Не рекомендуется ежегодное внесение высоких доз навоза на одни и те же участки. Дозы внесения корректиру­ются по азоту в зависимости от типа и гранулометрического состава почвы. Например, для дерново-подзолистых сугли­нистых почв максимальная доза по органическому азоту со­ставляет 250 кг/га, для супесчаных и песчаных — 200 кг/га и т.д.;

¨ животноводческие стоки лучше вносить под однолет­ние культуры с немедленной заделкой и многолетние травы во вневегетационный период;

¨ запрет на внесение стоков в мерзлую почву, обязатель­ный мониторинг состояния загрязненности почв, грунто­вых и поверхностных вод, растительной продукции вблизи животноводческого комплекса.

Таким образом, основными источниками за­грязнения окружающей среды в сфере живот­новодства являются навоз, моча, техническая вода и дезинфицирующие средства. Особо опас­ные — жидкие стоки, в которых из-за высокой влажности тормозятся процессы естественного обеззараживания. Такие стоки нельзя вносить на поля и сливать в водоемы, по­скольку большое количество в них вредных микроорганиз­мов становится причиной вспышки многих инфекционных заболеваний. Кроме микроорганизмов опасны для окружаю­щей среды различные химические соединения, например нитраты и другие производные азота, а также накопление тяжелых металлов. Они оказывают отравляющее действие на здоровье человека и животных, негативно влияют на со­стояние почв.

Попадая в воду, животноводческие стоки вызывают эвтрофикацию, которая способствует появлению избыточно­го количества фосфатов и соединений азота.

Крупные животноводческие комплексы оказывают силь­ное загрязняющее воздействие и на атмосферу. Это связано с попаданием в воздух большого количества разнообразных газов и микроорганизмов. Имеют место и физические фак­торы загрязнения животноводческими комплексами атмос­феры. К физическим факторам загрязнения относится шум. Методы обеззараживания загрязняющих веществ на жи­вотноводческих комплексах можно разделить на три груп­пы — биологические (использование естественных очищаю­щих способностей микроорганизмов почвы, биологических прудов, а также сбраживание стоков), химические (гидро­лиз, озонирование, использование дезинфекторов) и фи­зические (термические, различные виды облучений). Комп­лекс природоохранных мероприятий включает профилак­тические и агротехнические методы.

Больше работ по теме: