Экологическая оценка загрязненности засоленных почв и мероприятия по улучшеннию качества воды

2. Rutland, F.H. Enviranmantal compatidility of chromiumcantainig tannery and other leather product wastes at land disposal sites // JALCA. - 1991. - V.

86. - № 10.

3. Голубева, С.К. Синтетические дубители в производстве различных видов кож: обзор. информ. - М.: ЦНИИТЕЭИИлегпром,1983.

4. Экснер, Р. Ускоренный метод дубления, его развитие и применение // Kozetarstvi. - 1980. - №3.

5. Хомченко, Г.П. Неорганическая химия / Г.П. Хомченко, И.К. Цитович. - М.: Высшая школа, 1987.

6. Воздействие на организм человека опасных и вредных экологических факторов. Метрологические аспекты. (Под ред. Исаева Л.К.). - М., 1997. - Т. 1.

7. Вредные вещества в промышленности. Ч.2. Неорганические элементоорганические соединения. - Л.: Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 1954.

8. Экология и безопасность / под ред. Н.Г. Рыбальского. - М.: ВНИИПИ, 1993. - Т. 2. - Ч. 1.

9. Ставцев, Г.А. Дубление с использованием соединений железа: дис. канд. техн. наук. - Москва, 1989.

10. Трошина, М.А. Синтез и исследование трехкомпонентных титаносодержащих комплексных соединении и изучение их дубящих свойств: дис. канд. техн. наук. - Тараз, 2001.

11. Головтеева, А. А. Лабораторный практикум по технологии кожи и меха / А. А. Головтеева, Д. А. Куциди, Л. Б. Санкин - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982.

Статья поступила в редакцию 10.03.10

УДК 577.4:б31.95

А.С. Сейтказиев, д-р. техн. наук., проф. ТарГУ им. М.Х. Дулати, г. Тараз, Казахстан, E-mail: allaura@mail.ru;

Ю.И. Винокуров, д-р. географ. наук, проф., директор ИВЭП СО РАН, г. Барнаул, E-mail:iwep@iwep.asu.ru;

А.И. Мусаев, канд. сельхоз. наук, доц. ТарГУ, г. Тараз, Казахстан; К. У. Айтекова, со-искатель ТарГУ, г. Тараз,

E-mail: allaura@mail.ru

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ЗАСОЛЕННЫХ ПОЧВ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО УЛУЧШЕННИЮ КАЧЕСТВА ВОДЫ

Рассмотрены разные варианты использования водных ресурсов Республики Казахстана при разной минерализации воды. Определены параметры и установлены технологии использования коллекторно-дренажных вод для полива разных древесных насаждений и сенокосных угодий.

Ключевые слова: экология, засоленные почвы, мелиорация, технологии использования коллекторно-дренажных вод.

В настоящие время установлена география распространения засоленных почв, изучены составы солей в зависимости от факторов почвообразования, геохимических и гидрологических условий, технологии режимов орошения. Разработаны ресурсосберегающие направления мелиорации засоленных почв: промывки, дренаж, глубокое рыхление, влияние сорбентов, химической и фитомелиорации земель. На современном этапе актуальность приобретают более экономичные технологии управления массопереносом, воды и солей на орошаемых почвах при мелиоративных и эксалуатационных режимах. Для решения этой проблемы целесообразна разработка комплекса физико-математических задач, которые дадут описание законов их движения и распределения в корнеобитаемом слое почвогрунтов, количественную оценку содержания солей в почве.

Водные мелиорации включают в производственный процесс такие важнейшие компоненты экосистемы, как почва, вода и растения, тесно связанные с потоками воды, энергии и веществ. Деградация почв, разрушение природных ландшафтов, снижение продуктивности мелиорируемых земель, истощение и загрязнение водных экосистем выдвигают экологические аспекты развития водных мелиораций в ряд приоритетных .

На орошаемых землях источником загрязнения зачастую является вода, используемая для поливов из загрязненных водных объектов. В этой связи при развитии земледелия, необходимо форматировать экологически обоснованную стратегию осуществления комплексных мелиораций, состоящих из следующих основных принципов:

- оптимизация влагообеспечения сельскохозяйственных культур при максимальном использовании естественных влагозапасов и минимальных затратах оросительной воды;

- сохранение и воспроизводство плодородия почв;

- предотвращение и устранение существующего загрязнения поверхностных и подземных вод отходами производства;

- рациональное научно-обоснованное использование воды для мелиорации;

- обоснование новых технологий безотходных и малоотходных производств, предупреждающих нарушение экологического равновесия в природе.

Изучение почвенных процессов позволяет получить более полное представление о свойствах самой почвы. С одной стороны, ее свойства определяют собой почвенный процесс, с другой - почвенное процессы образуют новые свойства почвы.

Деятельность человека оказывает на окружающую среду мощное техногенное воздействие, в частности, происходит загрязнение почвы и воды отходами производств и жизнедеятельности, где значительную долю занимают органические загрязнители. В результате этого подавляется естественная биота, меняются соотношения между отдельным группами микроорганизмов и в целом изменяется

направление метаболизма, нарушаются естественные

процессы самоочищения, ухудшаются условия жизнеобитания людей.

Загрязнение почв и виде засоления происходит в основном вследствие антропогенной деятельности человека при неправильном ведении работ по улушению земель, агротехнических и мелиоративных мероприятий. Это происходит в результате игнорирования выполнения взамосвязанных процессов, регулирующих природное

равновесие, эволюцию почв, а также гидрогеологических, гидрохимических и геохимических взаимодействий при проведении эколого-мелиоративных работ. На основе данных по почвенно-экологическим условиям сероземно-луговых и темнокаштановых карбонатных почв, возникает необходимость регулирования водного режима корнеобитаемого слоя как главного фактора влаго- и солепереноса зоны аэрации почвогрунтов.

Для установления гидрохимических параметров и показателей регулирования водно-солевого, теплового и пищевого режимов почв были проведены специальные исследования на опытных участках [1-2] по определению величин промывных норм, показателей солеотдачи для 5-ти групп почв в Тасоткельском и Тентекском массивах орошения по механическому составу и фильтрационными способностям [2].

Установление способности почв удерживать доступную растениям воду зависит от определенных ее свойств. Любое дополнительное количества воды в виде осадков или орошение, подъема уровня грунтовых вод (УГВ),

превышающее величину наименьшей влагоемкости (НВ), является избыточным и может нарушить гидрологический баланс почв. В зависимости от водопроницаемости почв это может трансформироваться в заболевание местности, отразиться на природном ландшафте, окружающей среде, на эколого-экономической деятельности, а также на плодородии

почв, то есть стать фактором загрязнения. Учитывая вышеизложенные почвенно-экологические факторы

геосистем, установлены коэффиценты экологического состояния среды, характеризующие уровень загрязнения при различной степени засоленности почвгрунтов (табл. 1).

Таблица 1

Экологические коэффициенты, характеризующие уровень опасности в расчетном слое почвогрунта

Показатели Степень засоленности почвогрунта

Слабая Средняя Сильная

Площадь (ю), га 500 500 500

Порозность, в долях 0,48 0,46 0,44

Начальная минерализация, г/л 2,5 3,0 4

Вытеснено солей (ДБ )т/га, 40 61 175

Уровень грунтовых вод (УГВ), м 3 3 3

Объем воды до УГВ ^^з), м3/га 14400 13800 13200

Промывная норма нетто (Мт), м3/га 5000 6000 9000

Промывная норма брутто (Мр), м3/га 6000 7500 11200

Запас солей в ГВ (Бгв), кг/га 36000 41400 52800

Допустимая минерализация в почвенном растворе (См=Д8+8гв/ ^^^угв+ Мбр) г/л 3,73 4,81 9,34

Приток воды из каналов (0), м7сут 0,4 0,4 0,4

Продолжительномть промывки (1=Кнт*юнт /86400*п*О), сут. 85 102 153

Доля объема транзитных вод сбрасываемых в реку в процессе промывки (Ут=Кнт*юнт/86400*0*1) 0,85 0,85 0,85

Осадки промывного периода (Р), м^/га 250 300 400

Насыщение влагой расчетного слоя (Шн), м3/га 3400 3450 3500

Испарение в процессе промывки (Ео), м^/га 1000 1500 2200

Доля объема промывных вод поступающих из (КДС: qк=(Nнт+P-Шн-Ео)/Мбр) 0,142 0,18 0,33

Химизм засоления (хлородносульфатный: х-с) х-с х-с х-с

Экологический коэффициент Э=1-ехр(-См*У^к) 0,36 0,52 0,93

Уровень опасности Мало Умеренно Очень

Общий объем водозабора по Кызылординской области в 2007 г. составил около 3,9 км3 воды в год, в т.ч. на регулярное орошение - 3,18 км3. Объем сбросных вод в Кызылкумский канал составляет в среднем около 11 % (1,33 км3 воды в год). Объем сбросных вод на других участках в бассейне Сырдарьи составляет около 31 % (0,41 км3) при заборе воды 0,28 км3. В целом общий объем забора воды из реки Сырдарья на территории Казахстана - 4,79 км3. Общее количество отводимых сточных вод в бассейне р. Сырдарья составляет 360 млн.м3 в год, из них в понижения местности отводятся 290 млн.м3, а в водные объекты - 70 млн.м3 воды в год.

Природоохранные мероприятия сбросов коллектерно-дренажных вод в водные объекты. По Кызылординской области в водные объекты сбрасываются 18,5 % коллекторнодренажных вод, а остальные объемы воды (81,5 %) отводятся в понижения местности. И в этом случае продолжает загрязняться окружающая среда. Предотвращение загрязнения водных источников можно осуществить следующими мерами: очистка коллекторно-дренажных вод и использование их на полив сельскохозяйственных земель, а также использование коллекторно-дренажных вод на полив древесных насаждений.

Более рациональными является второе направление. Так как практически не требует особого капиталовложения.

Если не считать приобретение древесных культур. Размеры возможного орошения земель на базе коллекторно-дренажных вод определяется по зависимостям:

« = Я^, ,1,

а =

Я

Кп

мн ’

где О - орошаемая площадь, га; 0к.д, Wк.д. - расход воды коллекторно-дренажной сети, м3/с, м3; Мн - оросительная норма нетто поливного гектара с древесной растительностью, м3/га; д - ордината графика гидромодуля поливного гектара, л/(с га); 7] - коэффициент полезного действия оросительной сети.

В Тогускенском массиве орошения объем водозабора из реки Сырдарья составляет 0,72 км3 воды, а объем воды из коллекторно-дренажной сети - 0,08 км3 (около 11 % от объема водозабора). Распределение объемов воды коллекторнодренажной сети по времени, как и распределение водопотребления орошаемого массива представлено в таблице

2.

Объем коллекторно-дренажных вод орошаемого массива

Таблица 2

Показатели Месяцы Сумма

IV V VI VII VIII IX

Распределение водопотребления, % 4 12 20 32 22 10 100

Объемы коллекторно-дренажных вод, млн.м3 3 10 16 25 18 8 80

п п 3/ 80 • 106 • 0,75 3

Оросительная норма нетто составляет 12 тыс.м/га при о =_ = 5 0 • 103 га

коэффициенте полезного действия оросительной системы - 12 •Ю3 5 5

0,75. Тогда орошаемая площадь:

Из орошаемого массива 33800 га, надо отторгнуть 5 тыс.

га. Их надо выделить для лесополос, при этом 20 % площадей должны занимать новые сорта тополей (быстро достигающий зрелого возраста). Отдельные площади надо выделить для лесополос засеянных карагачем (устойчивый к засухе) на тот

случай, когда объем коллекторно-дренажных вод не обеспечивает полив древесных культур. В общем случае надо определить оросительную способность водных ресурсов коллекторно-дренажной сети на каждый месяц (табл. 3).

Таблица 3

Размеры возможных орошаемых площадей на базе водных ресурсов коллекторно-дренажной сети

Тогускенского массива орошения

Показатели Месяцы

IV V VI VII VIII IX

Ордината графика гидромодуля поливного гектара, л/(с га) 0,16 0,28 0,40 0,60 0,80 0,22

Расход воды в коллекторе, м^/га 1,14 3,80 6,08 9,50 6,84 3,04

Возможная орошаемая площадь, тыс.га 5,31 10,2 11,4 11,9 6,4 10,4

Площадь лесополос должна быть наибольшей (11,9 тыс. га), чтобы использовать все водные ресурсы коллекторнодренажной сети. При этом необходимо засадить влаголюбивыми быстрорастущими сортами деревьев (тополь) площадь до 5,3 тыс.га, а оставшуюся отвести под засухоустойчивые сорта деревьев (карагач). Из 33,8 тыс.га выделить под тополиную рощу - 5,3 тыс.га, а остальную часть

- из некачественных, непригодных земель вблизи орошаемого массива. Они поливаются в те периоды, когда остаются излишки воды после полива тополиной рощи.

Водообеспеченность земель очень низкая, поэтому в основном полив ведется в V-IX месяцы.

Таблица 4

Возможные орошаемые площади на базе коллекторно-дренажной вод орошаемых массивов в пределах Кзылординской области

Рекомендуется и другая технология использования воды коллекторно-дренажной сети. Из 5,3 тыс.га выделить 2 тыс.га под кормовые культуры, например, многолетние травы. Выделенный массив разделить на два самостоятельных участка по 1 тыс.га. А остальную часть засеять саженцами тополя.

Коллекторно-дренажные воды в пределах

Кзылординской области можно использовать для полива лесополос площадью 54,6 тыс.га, включая

влаголюбивыекультуры (тополь) - 25,5 тыс.га и

засухоустойчивые (карагач) - 29,1 тыс. га (табл. 4).

Показатели Месяцы Расчетные параметры

IV V VI VII VIII IX влаголю- бивые

Коллекторнодренажные воды, млн. м3 3,0 10,0 16,0 25,0 18,0 8,0

Расход воды в коллекторе, м3/с 1,14 3,8 6,1 9,5 6,8 3,0 - -

Ординаты гидромодуля, л/(с га) 0,16 0,3 0,4 0,6 0,8 0,2

Возможная орошаемая площадь, тыс.га 5,4 10,2 11,2 11,9 6,4 10,4 5,3 6,6

Выводы:

1. Рассмотрены разные варианты водных ресурсов, которые должны были поступать на территорию Республики Казахстана при следующих минерализациях воды:

- полное удовлетворение требований окружающей среды («нулевой» вариант), при объеме притока 27,7 км3 воды в год и минерализаци 0,9 г/л;

- удовлетворение требований окружающей среды на 75 % (первый вариант) при объеме притока 27,7 км3 воды в год и минерализации от 0,9 до 1,1 г/л;

- удовлетворение требований окружающей среды на 50 % (второй вариант) при объеме притока 16,5 км3 воды в год и минерализации от 0,9 до 1,4 г/л;

- удовлетворение требований окружающей среды на 25 % (третий вариант) при объеме притока 11,2 км3 воды в год и минерализации от 0,9 до 1,6 г/л;

Библиографический список

- требования окружающей среды не удовлетворяется (четвертый вариант) при объеме притока 3,9 км3 воды в год и минерализации от 0,9 до 1,8 г/л.

2. Улучшение качества воды в низовьях реки в целях предотвращения дальнейшего ее ухудшения предусмотрено использование сбросных вод коллекторно-дренажной сети орошаемых массивов по территории области для полива:

- влаголюбивых древесных насаждений (тополь) и засухоустойчивых (карагач);

- многолетних трав в сочетании с древесными насаждениями;

- сенокосных угодий;

- саксаульников, тополя, а также жантака.

3. Определены параметры и установлены технологии использования коллекторно-дренажных вод для полива разных сочетаний лесо-полос и сенокосных угодий.

1. Руководство по гигиене атмосферного воздуха. - М.: Медицина, 1976.

2. Аверьянов, С.Ф. Борьба с засолением орошаемых земель. - М.: 1978.

3. Панин, П.С. Процессы солеотдачи в промываемых толщах почв. - Новосибирск, 1968.

4. Хачатурьян, В.Х. Оценка экологической ситуации при обосновании проектов реконструкции // М и ВХ. - 1990. - №3.

5. Сейтказиев, А.С. Математический модуль промывки засоленных земель геоэкосистем (на казах. яз.) // Вестник ТарГУ им. М.Х. Дулати. -2006. - №3 (23).

Статья поступила в редакцию 10.03.10