ЗАХОДИ ЗНИЖЕННЯ ЗАБРУДНЕННЯ ПОВЕРХНЕВИХ ТА ПІДЗЕМНИХ ДЖЕРЕЛ ВОДОПОСТАЧАННЯ ЗАЛИШКОВИМИ МІНЕРАЛЬНИМИ ДОБРИВАМИ

Нагурський О.А., доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри цивільної безпеки

Васійчук В.О., кандидат технічних наук, доцент

Качан С.І., кандидат фізико-математичних наук, доцент

Національний університет «Львівська політехніка»

79013, м. Львів, в. Ст. Бандери,12 , (032) 258-25-26, o_nagurskyy@ukr.net

АНОТАЦІЯ

Робота присвячена питанням комплексного захисту підземних та поверхневих джерел водопостачання від хімічного забруднення, яке викликане змиванням із сільськогосподарських угідь невикористаних мінеральних добрив. Наведений аналіз причин виникнення забруднення та запропоновано заходи до їх вирішення.

Ключові слова:

забруднення водойм, капсульовані добрива, захисні лісосмуги, енергетична верба

АННОТАЦИЯ

Работа посвящена вопросам комплексной защиты подземных и поверхностных источников водоснабжения от химического загрязнения, которое вызвано смывом с сельскохозяйственных угодий неиспользованных минеральных удобрений. Приведенный анализ причин возникновения загрязнения и предложены меры к их решению.

Ключевые слова:

загрязнения водоемов, капсулированные удобрения, защитные лесополосы, энергетическая верба

SUMMARY

The work is devoted to issues of integrated protection of surface and underground water sources from chemical pollution caused by flushing of unused farmland fertilizer. The above analysis of the causes of pollution and measures proposed to address them.

Keywords:

water pollution, encapsulated fertilizer, safety belts, power willow

Сучасне сільське господарство є одним із найбільших забрудників поверхневих і підземних вод. Його частка у забруднені складає 16,6% і займає третє місце після  електроенергетика - 43 % та комунального господарства -19,5 %. Це викликано широко масштабним застосуванням отрутохімікатів (пес­тициди) для боротьби з шкідниками та мінеральних добрив. Особ­ливо небезпечною виявляється хімізація сільського господарства при порушеннях технологічних норм зберігання та застосування хімічних речовин. Найбільш поширеними групами пестицидів є гербіциди, що вживаються для боротьби з бур'янами, інсектициди - препарати для знищення шкідливих комах у сільськогосподарських куль­турах та фунгіциди - засоби проти грибних захворювань рослин. Ще більше поступає в ґрунт мінеральних добрив. При розми­ванні дощовими водами шкідливі хімічні речовини інфільтруються у ґрунт і підґрунтя, забруднюють підґрунтові води, змиваються у поверхневі водоймища та водотоки [1,2].

Забруднення отрутохімікатами та мінеральними добривами поверхневих вод відбувається кількома шляхами. Вони потрапляють у воду при змиві з рослинно-грунтового покриву, при обприскуван­ні та обпиленні ланів отрутохімікатами та при надходженні у водой­мища забруднених підґрунтових вод. Забруднення вод добрива­ми та пестицидами особливо небезпечне своєю повсюдністю.

Розвиток сільського господарства на сьогоднішній день неможливий без використання мінеральних добрив, які дозволять підвищити родючість ґрунтів, збільшити врожайність, підвищити якість сільськогосподарської продукції. Необхідність застосування синтетичних мінеральних добрив у сільськогосподарському виробництві викликана потребою компенсації біогенних елементів, винесенних із агроекосистеми разом із продукцією. Саме за рахунок використання мінеральних добрив забезпечується приріст врожаю на 50 %.

       Тому повна відмова від використання мінеральних добрив, що іноді пропонують у якості одного з можливих шляхів розвитку сільського господарства, призведе до катастрофічного скорочення виробництва продовольства. В той же час відомо, що з добрив, внесених в ґрунт, тільки частина засвоюється рослинами. В середньому для усіх сільськогосподарських культур коефіцієнт використання добрив становить: азотних – 50-60%, фосфорних 10-25%, калійних – 50-60% [3].

Найбільше занепокоєння викликає забруднення підземних та поверхневих вод, які використовуються у якості джерела питного водопостачання. Найбільш масово у сільськогосподарському виробництві застосовують нітрогенвмісні добрива, які характеризуються легкою водо розчинністю та високою рухливістю у ґрунті. Це є однією із основних причин забруднення водойм нітратами та нітритами. Для захисту водойм від забруднення залишковими мінеральними добривами використовуються ряд заходів, таких як удосконалення властивостей та технології застосування мінеральних добрив, створення захисних лісосмуг, тощо.

Одним із ефективних методів попередження забруднення водойм залишковими мінеральними добривами пропонується застосування повільно діючих екологічно безпечних мінеральних добрив у поєднанні із облаштуванням на межі агроекосистем лісозахисних смуг. Застосування повільно діючих мінеральних добрив, які характеризуються більш високим коефіцієнтом засвоєння рослинами елементів мінерального живлення і, відповідно, зменшується необхідна доза внесених у ґрунт мінеральних добрив, кратність їх внесення є актуальним з погляду зниження забруднення довкілля залишковими агрохімікатами. Результати досліджень за даною проблематикою широко представлені у науковій літературі, вказують на високу  агрохімічну та екологічну ефективність таких речовин [4,5]. Одним із перспективних шляхів їх створення є нанесення на поверхню гранул оболонки (капсули), яка сповільнює процес переходу елементів живлення у ґрунтове середовище [6].

Не зважаючи на велику кількість розроблених плівкоутворювальних матеріалів [7], продукція капсульованих мінеральних добрив є невеликою, стосується в основному азотних добрив і у світовому виробництві складає лише 0,4÷0,5% [8]. Такий малий обсяг виробництва капсульованих мінеральних добрив пов’язаний із значним зростанням їх вартості, у порівнянні із звичайними гранульованими добривами, яке пов’язане, у першу чергу, із вартістю плівкоутворювальних композицій. Перспективним шляхом підвищення доступності капсульованих мінеральних добрив для застосування їх у масовому сільськогосподарському є використання полімерних відходів та вдосконалення технології нанесення покриття. У результаті проведених теоретичних та експериментальних досліджень встановлено, що полімери, які входять до складу побутових відходів, а саме –поліетилен, поліпропілен, полівінілхлорид, полістирол і поліетилентерефталат за дифузійною проникністю нітроген вмісних іонів та здатністю  до біодеструкції можуть бути використані як основа плівкотвірних композицій для капсулювання гранульованих синтетичних мінеральних добрив [9].

Лісозахисні смуги також слугують захистом від вивітрювання родючого шару ґрунту, створюють певний мікроклімат, покращують водний баланс агроекосистеми, тощо [10]. Не зважаючи на очевидні переваги від застосування лісозахисних смуг, в теперішній час вони приходять у занепад. Це явище спричинене економічними чинниками. Лісозахисні смуги потребують певних затрат на їх утримання, вони займають 3÷5% сільськогосподарських земель. Це стосується вже існуючих смуг. Якщо мова йде про облаштування нових, то дедалі важче стає переконати господарство у їх необхідності, тим паче, що економічний ефект можливо очікувати не раніше, ніж через 5÷7 років.

З метою зниження затрат на створення та утримання лісозахисних смуг пропонується для захисту водних об’єктів від забруднення залишковими мінеральними добривами використовувати для їх облаштування посадки енергетичної верби. На користь такого рішення впливають декілька чинників:

-                    забезпечення посадок енергетичної верби елементами мінерального живлення за рахунок мінеральних добрив поверхневого стоку із полів;

-                    розташування таких смуг у перезволоженій, непридатній для с/г виробництва прибережній зоні;

-                    отримання економічної вигоди за рахунок отримання енергетичної швидко ростучої сировини.

Серед усіх енергетичних рослин у світі саме верба сьогодні використовується у світі в якості основної енергетичної культури для виробництва твердого палива. Найбільший досвід у її продукуванні і вирощуванні мають такі країни як Швеція, Англія, Ірландія, Польща, Данія. Енергетична верба завдяки своїй стійкості та швидкому зростанню є ідеальним екологічно чистим природним рішенням для захисту від вітру та сонячного світла і створення природного мікроклімату [11].

Аналіз результатів теоретичних досліджень вказує на перспективність захисту водних об’єктів від забруднення залишковими мінеральними добривами за допомогою лісосмуг. Таке поєднання збільшує економічну привабливість природозахисних заходів, дає змогу отримувати енергетичну сировину з мінімальними затратами та знизити антропогенний тиск на довкілля сільськогосподарського виробництва.

Виходячи із проведених експериментальних та теоретичних досліджень на даний час перспективним є зниження забруднення поверхневих та підземних водойм, особливо тих, що використовуються як джерела питного водопостачання застосуванням комплексу заходів. Доступні для масового сільськогосподарського використання повільно діючі капсульовано мінеральні добрива, отримані з використанням полімерних відходів дають змогу знизити дифузійне забруднення підземних вод, а облаштування лісозахисних смуг – зниження поверхневого змивання з полів мінеральних добрив у поверхневі водойми.

ЛІТЕРАТУРА:

1. http://oldconf.neasmo.org.ua/node/1447

2. http://www.npblog.com.ua/index.php/ekologiya/zabrudnennja-vodi.html

3. Землеробство з основами ґрунтознавства і агрохімії / За ред. В.П. Гудзя.2 видання. – К.:Центр учбової літератури, 2007. – 408 с.

4. Hiroko Akiyama. N₂O and NO emissions from soilsafter the application of different chemical fertilizers / HirokoAkiyama, HaruoTsuruta, TakeshiWatanabe. : Chemosphere–GlobalChangeScience. Vol. 2.– 2000. – P. 313-320.

5. Winiarski A. Metody zwiekszania wykorzystania azotu z nawozow mineralnych zwiazane z technologia ich wytwarzania I stosowania / Winiarski A. // Prace Nauk. ITN I NMPWr. – 1994. -№ 40. –69 s.

6.Овчинников, Л.Н. Капсулирование минеральных удобрений во взвешенном слое:  / Л.Н.Овчинников, А.Г.Липин  Иван.  Гос.  Хим.-технол. Ун-т. – Иваново, 2011. – 140 с.

7.Сабадаш В.В. Застосування капсульованих мінеральних добрив для екологічної безпеки агросистем: дис. канд. техн. наук : 21.06.01 / Сабадаш Віра Василівна. – Львів, 2005. – 157 с.

8.Z.Wielgosz Zastosowanie polimerow do nawozow o spowolnionym dzialaniu /Z.Wielgosz, A.Winiarski, M.Krzeczynska, J.Pasternacki // Prace naukowe instytutu technologii nieorganicznej I nawozow mineralnych politechniki Wroclawskiej. – 1996. - № 45. – S.61-69.

9.Ящук  Л.Б. Утворення  відходів та переробка полімерної вторинної сировини в Черкаській області / Ящук Л.Б., Жицька Л.І. // Збірник наукових статей “ІІІ-го Всеукраїнського з’їзду екологів з міжнародною участю”. – Вінниця, 2011. – Том.1. – С.39–41. 

10. Шершун М.Х. Еколого-економічна ефективність функціонування захисних лісових насаджень в структурі лісоаграрних ландшафтів україни / Шершун М.Х. // Збірник наукових праць ВНАУ, Серія: Економічні науки. - №1 (56) Том 4. – 2012.- С.26-31.

11.https://ecotown.com.ua/news/CHy-rentabelno-vyroshchuvaty-enerhetychnu-verbu-v-Ukrayini