СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЗА СОСТОЯНИЕМ ГРУНТОВЫХ ВОД ПРИ ПОЛИВЕ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИМИ СТОКАМИ
METHOD OF CONTROLLING STATE OF GROUND WATERS DURING LIVESTOCK WASTE IRRIGATION

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а конкретно к сооружениям для контроля за состоянием грунтовых вод при поливе животноводческими стоками в зонах функционирования индустриального животноводства. Способ включает проведение экологического мониторинга подземных вод при применении сточных вод при орошении дождевальными машинами массивов с выращиванием многолетних трав.
16
В настоящее время в Российской Федерации функционирует свыше 3000 крупных животноводческих комплексов, птицефабрик, мега-ферм, в которых ежегодно производится более 2000 млн т бесподстилочного навоза. При этом в биосферу поступает свыше 1 млн т азота, 413 тыс. т фосфора, 800 тыс. т калия, более 6,8×10 микроорганизмов, миллионы жизнеспособных яиц и личинок гельминтов, потенциально способных вызывать эпидемии и эпизоотии. Вместе с бесподстилочным навозом, пометом в биосферу поступают многочисленные токсичные соединения: сотни тяжелых металлов, остаточное количество антибиотиков, транквилизаторов, дезинфицирующих веществ, экологически опасных газообразных соединений - меркаптаны, скатол, крезолы, феноны, сероводород, аммиак, метан, всего более 130 наименований летучих веществ. По классификации Одума, бесподстилочный навоз, помет относится к категории нестабильных органических контаминаторов и по данным ВОЗ является фактором передачи более 100 видов различных возбудителей болезней животных, человека (Баранников В.Д. Охрана окружающей среды в зоне промышленного животноводства / В.Д. Баранников. - М.: Россельхозиздат, 1985. - 118 с.).
Потенциальным источником загрязнения водных объектов по количеству биогенных элементов животноводческих (свиноводческих) стоков также является азот, фосфор, калий.
Площадь сельскохозяйственных угодий ежегодно используемых для утилизации данных видов удобрений, как правило, ограничено 1 млн га. Доза их внесения превышает в несколько раз, превышающее нормативную (ГОСТ Р 53117-08 Удобрения органические на основе отходов животноводства). Технические условия - вед. 2008-12-18. - М.: ФГУП «Стандартинформ», 2009, 11 с.; РД-АПК 1.10.15.02-08 Методические рекомендации по технологическому проектированию систем удаления и подготовки к использованию навоза и помета / МСХ Р; сост. П.Н. Виноградов. Утв. 29.04.2008. зам. Министра МСХ РП Петриковым - М.: МСХ Р, 2008, 93 с.; Дозы и сроки внесения бесподстилочного навоза. Методические рекомендации / ВАСХНИЛ, ВИУА. Рассмотрены и одобрены НТС Госагропрома СССР, 17.02.1988, протокол №1 (18) - М.: ВАСХНИЛ, 1990, 23 с.).
Игнорирование экологического подхода к утилизации полужидкого, жидкого навоза и других стоков обусловило резкое снижение качества продукции растениеводства, способствует заболеваемости животных, населения возбудителями экологической этиологии. Наибольший уровень экологических нагрузок испытывают поля утилизации животноводческих стоков. Поля эти бывают загрязненными отходами животноводства и являются сильнозагрязненными или слабозагрязненными. Экологический ущерб в РФ от нарушений регламентов использования животноводческих стоков (навоза и других источников) достаточно велик.
В настоящее время разработаны различные технологии ускоренного восстановления загрязненных почв: промышленная (инженерная), биотехнологическая, фиторемедиация. Известно, что низкозатратной для восстановления земель является фиторемедиация - комплекс мероприятий по восстановлению плодородия, экологической безопасности загрязненных почв посредством введения в севооборот сельскохозяйственных культур интенсивного типа. Эта технология считается наиболее перспективной технологией, так как малозатратна, высокопроизводительна, эффективна, основана на природных закономерностях очистки ценозов. Так, известен способ (Патент РФ №2243638, A01B 79/02 от 10.01 - .2005) очистки агроландшафтов, загрязненных тяжелыми металлами, нефтью, нефтепродуктами, полициклическими органическими веществами, посредством механической обработки почвы, комплексного использования минеральных, органических удобрений, биопрепаратов и последующего высева сидеральных культур, многолетних трав.
Для предупреждения загрязнения подземных вод и улучшения водного и воздушного режимов, активного слоя почвы орошение строится закрытым дренажом. Для определения планового распределения животноводческих стоков определяется заданная площадь орошаемого поля с расчетным количеством дождевальных машин, например ДКН-80 или ДКН-100.
На примере полей орошения ЗАО по свиноводству «Владимирское (Владимирская область) необходимо знать, во-первых, уровень почвенного плодородия, которое определяется путем проведения агрохимического обследования почв сельскохозяйственных угодий, которое проводится периодичностью 4-5 лет. Во-вторых, определить почвенную утилизацию свиностоков с целью биологического обезвреживания их, а не регулированием водного режима почвы. Такие оросительные системы выполняют функции сооружений естественной биологической очистки навозных и жидких стоков и называются ирригационные поля утилизации (ИПУ).
Степень агробиологического обезвреживания стоков на ИПУ в значительной мере определяется уровнем сельскохозяйственного производства, а это связано со структурой посевных площадей, выращиванием высокоурожайных кормовых культур, выносящих большое количество фосфора и калия, для чего необходимо соблюдение научно-обоснованных норм внесения стоков. А это значит необходимо проводить жесткий контроль за технологическим процессом очистки свиностоков в искусственных и естественных условиях. Таким образом, жидкая фракция должна подвергаться биологической очистке в аэротенках и сбрасываться в открытые водоемы, откуда она подается насосными станциями через дождевальные машины на поля утилизации сточных вод. Однако качество обработки в аэротенках не позволяет провести очистку жидкой фракции до параметров, соответствующих требованиям (Ориентировочно допустимые концентрации химических веществ в почве: ГН 2.1.7.2511-09: утв. Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 18.05.2009: ввод в действие с 01.07.2009. - М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009, - 10 с.).
Отсутствие разрешений на сброс жидкой фракции в водоемы обусловило необходимость ее использования в качестве органического удобрения на ограниченных по площади землях. Такое использование ее в интенсивном режиме полей ее утилизации резко может увеличить содержание биогенных элементов, в первую очередь подвижных фосфатов. Согласно протоколу №347 от 30.12.2008. ФГУ Центра агрохимического обслуживания «Владимирский» содержание подвижных фосфатов в почве полей утилизации бесподстилочного навоза на площади 116, 7 га составило 441, 8 мг/5 г, что более чем в двое превышает требования ГН 2.1.7.2041-06 (200 мг/кг). Поэтому должны проводиться работы по снижению подвижных фосфатов в почве полей утилизации бесподстилочного навоза, для чего применяют выращивания определенных культур на урожайность зеленной массы. Это позволяет снизить содержание подвижных фосфатов в почве.
В результате этого на полях орошения животноводческими стоками устанавливают наблюдательные гидрорежимные скважины, проводят систематические наблюдения за уровнем и химическим составом грунтовых вод, т.е. введение по ним мониторинга подземных вод. Кроме того, вблизи таких объектов располагаются наблюдательные скважины и для населенных пунктов, расположенных в зоне влияния орошаемых земель стоками, влияющими на подземные воды.
2
5
2
3
Известен способ биохимического анализа проб почвы на пойменном лугу малой реки, включающий определенные места частоты, длительности отбора проб почвы на исследуемой территории, для чего намечают площадки отбора по координатной сетке, указывая их номера и координаты, причем отбор проб проводят с учетом вертикальной структуры неоднородности покрова почвы, причем отбор проб проводят с учетом вертикальной структуры, неоднородности покрова почвы, рельефа и климата местности, а при исследовании сельскохозяйственных угодий пробы отбирают с глубины от 0 до 5 см, вертикальную структуру почвенного покрова принимают с каждой стороны в отдельности с учетом неоднородности покрова почвы и прибрежного рельефа у малой реки или ее притока в принятом перпендикулярно руслу реки в створе измерений, при этом эта вертикальная структура в виде профиля определяется измерениями расстояния кромки и берега до точки взятия пробы на глубине почвенного слоя 0-5 см и высотой почвенного покрова от поверхности почвы до нижней поверхности почвенного покрова на границе с материнской породой грунта, причем количество пробных площадок на одном створе измерений и с одной стороны малой реки или ее притока принимают не менее трех, до биохимического анализа из проб почвы удаляют корни травяных растений, измеряют значения биохимических показателей pH, PO, KO, HNO, сумму подвижного калия, фосфора и азота нитратов, а по результатам биохимического анализа трех проб почвы на концентрацию химических веществ по каждой вертикальной структуре проводят статическое моделирование для выявления устойчивых биотехнических закономерностей (Патент RU №2532046, A01G 23/00, G01N 1/00 от 27.10.2014).
Однако известный способ предполагается использовать только для отбора проб почвы прибрежного рельефа у малой реки или ее притока. Кроме того, отсутствует возможность определять контроль за состоянием грунтовых вод на полях орошения животноводческими стоками.
Известен способ контроля работы дренажной сети, включающий прокладку на контрольном участке дренажной сети со сходящимися дренами, разбивку наблюдательных створов, наблюдение за показателями работы дренажной сети, сравнение их с допустимыми значениями, разбивают центральный устьевой и истоковый створы, устраивают по линии створов пробоотборные дренажные колодцы и стоковые площадки и отбирают пробы дренажного и поверхностного стоков для определения содержания загрязнений (Авторское свидетельство SU №1791523, E02B 11/00 от 30.01.1993).
Такой способ требует устройства дренажных колодцев для стоковых специальных для этого площадок. Однако данный способ не учитывает контроль за состоянием грунтовых вод на полях орошения животноводческими стоками, где глубина залегания грунтовых вод составляет: в понижениях равна 0,0-0,5 м; для ровных участков равна 0,5-1,5 м; для повышенных участков 1,5-2,5 м. Следует отметить, что в весенне - осенние паводки, во время изобилия атмосферных осадков уровень грунтовых вод повышается. Поэтому орошение свиноводческими стоками может привести к загрязнению подземных вод. Кроме того, известный способ не рассматривает расчет гидрологических характеристик в створах, в которых необходимо отбирать пробы для определения содержания загрязнений после внесения животноводческих стоков на ИПУ, т.е. назначение такой мелиоративной системы на природоохранные мероприятия, когда полив производится неразбавленными стоками и является удобрительным, а точнее поля являются частью очистных сооружений данного комплекса. Здесь важно также расположение вблизи населения деревень и поселков. При этом необходимо закрывать и открывать многочисленные потайные и пробоотборные колодцы, причем количество отдельных дрен сравнительно велико.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ контроля работы дренажной сети, по которому устанавливают наблюдательную площадку с дренажной сетью, наблюдают за динамикой зоны переувлажнения, результаты наблюдения сравнивают с допустимыми значениями показателей, по результатам сравнения судят о работе дренажной сети, наблюдательную площадку выполняют со сходящимися к истокам дренами, отмечают интервал от коллектора до створа, в котором междренное расстояние равны междренным расстояниям на осушаемом массиве, измеряют продолжительность нахождения участка границы зоны переувлажнения вне этого интервала, сравнивают ее с допустимым периодом переувлажнения, по результатам сравнения судят о работе дренажной сети (Авторское свидетельство SU №1341333, E02B 11/00 от 30.09.1987).
Недостатком данного способа является неучет загрязнения грунтовых вод, влияния и точность выполненных анализов при почвенно-агрохимических изысканиях в разрезе полей и земельных участков, которые имеют различные уклоны, и связанных с утилизацией сточных вод и влиянием их на питание водоносных горизонтов, т.е. не увязываются с параметрами рельефа относительно место взятия пробы воды. Кроме того, в аналоге отмечено, что наблюдения проводят на специальных наблюдательных площадках, которые гидроизолируют от грунтовых вод, а также только в предпосевной период или после продолжительного выпадения осадков на примере Московской области. Кроме того, известный способ не участвует в расположении и оборудовании режимной сети наблюдательной сети гидрорежимных скважин за состоянием грунтовых вод на полях орошения свиноводческими стоками и ведением по ним разбросанным по полям мониторинга подземных вод, когда из-за уклонов полей глубина расположения подземных водоносных вод очень разная. В итоге теряется надежность определения целого поля загрязнения вод.
При этом количество скважин на каждом отдельно поле может быть различно, так, например, на комплексе ЗАО по свиноводству «Владимирское» на площади 1140 га по проекту было намечено 40 наблюдательных режимных скважин, однако службой экологического надзора было отмечено, что на полях орошения системы по утилизации навозосодержащих стоков (по рекомендации автора изобретения) в сложившейся схеме полива рационально оставить 23 наблюдательные режимные скважины для наблюдения за подземными водами.
Таким образом, практика подсказала: на первом этапе должны быть выполнены работы по сбору, изучению, систематизации фондовых материалов и их анализ. Обследована наблюдательная сеть, оценено ее фактическое состояние и выбрано наиболее целесообразное расположение скважин на каждом отдельно взятом поле, подлежащих строительству, для дальнейшего отбора проб и их контрольного химического анализа.
4
1
4
Следует отметить, что после очистных сооружений животноводческие стоки (свиноводческие) не сбрасываются в водные объекты, а подаются на поля орошения дождевальными машинами для почвенной доочистки, химический состав которых различен и имеет следующий показатель: реакция среды - pH, азот аммиачный - NH, магний - Mg, натрий - Na, хлориды - C, сульфаты - SO.
Вышеуказанные показатели необходимы для проведения технологических расчетов по агробиологическому обезвреживанию свиноводческих стоков на полях орошения. Выполняя эти расчеты, нет необходимости на оросительно-увлажнительных землях определять несколько раз в год химический состав самой почвы на орошаемых участках.
Таким образом, плановая утилизация животноводческих стоков диктует необходимость выдерживать структуру посевных площадей, возможность определять экологически безопасную площадь утилизации годового объема животноводческих стоков.
Поэтому индустриальные очистные сооружения и ирригационные поля утилизации рассматриваются как единые «Индустриально-аграрные очистные сооружения свиноводческого комплекса», работа которых взаимосвязана. Отсюда контроль за состоянием грунтовых вод и дренажных вод на полях орошения представляет особое значение.
Программа регулярных наблюдений за водным объектом и водоохраной зоны включает программу проведения измерений качества (периодичность, место отбора проб, объем и перечень определяемых ингредиентов), в частности подземных вод, т.е. необходимо учитывать негативное воздействие на окружающую среду в период полива животноводческими стоками, которые могут с большой вероятностью обеспечивать загрязнение навозосодержащими стоками водосбросной площади рек, ручьев, болот и т.д.
В целом контроль работы закрытой осушительной сети при распределении, например, свиноводческих стоков на полях, требует периодически определять химический состав их, фиксировать нормы внесения жидких стоков, определять зоотехнические показатели растениеводческой продукции, химический состав грунтовых и дренажных вод.
Сущность изобретения - расширение функциональных возможностей путем измерения экологических показателей для предотвращения загрязнения объектов окружающей среды биогенными элементами, составляющими навозных стоков, и исключение загрязнения грунтовых и дренажных вод, а значит, и качество растениеводческой продукции.
Технический результат достигается в способе контроля за состоянием грунтовых вод при поливе животноводческими стоками, заключающемся в разбивке наблюдательных створов, наблюдении за динамикой зоны переувлажнения, результаты наблюдения сравнивают с допустимыми значениями показателей, по результатам сравнения судят о работе дренажной сети на полях орошения по утилизации навозосодержащих стоков в сложившейся схеме полива, устраивают наблюдательные гидрорежимные скважины по каждому отдельному полю на границе со стороны расположения открытого замкнутого коллектора и притока в него дренажной воды и створе измерений на границе водоносного горизонта с учетом рельефа поля, причем пробы воды для каждой отдельной скважины отбирают два раза - до поливного сезона и после поливного сезона, проводят в агрохимической лаборатории весь объем аналитических работ по определению химического состава водоносного горизонта значений биохимических показателей, в том числе определяют подвижный калий, фосфор и азот нитратов, сравнивают с допустимым периодом до полива стоками, по результатам сравнения судят об экологической безопасности утилизации животноводческих стоков по содержанию биогенных элементов в жидкой фракции стоков для определения концентраций загрязнителя в точках пробоотбора по направлению преобладающего движения водоносного горизонта на местности для данного поля.
Кроме того, измерение уровня и значения биохимических показателей состава водоносного горизонта проводят в наблюдательных режимных скважинах, которые выполняют из полиэтиленовых защитных труб с режимными оголовками отбора воды, а верх трубы размещают выше поверхности земли и помещают ее вовнутрь металлического кожуха в виде трубы и снабжают ее крышкой.
На фиг. 1 схематически показан план расположения наблюдательных режимных скважин на полях утилизации навозных стоков со схемой функционирования предприятия индустриального животноводства; на фиг. 2 - разрез вертикальной режимной скважины.
На полях 1, 2, 3, 4 заложен закрытый дренаж с коллекторами 5, на которых размещены режимные наблюдательные скважины 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14. Схема функционирования свиноводческих стоков включает цех отделения твердой фракции 15, бетонированную площадку хранения твердой фракции 16, вертикальные отстойники 17, аэротенки 18, вторичные отстойники 19, иловые карты 20, накопители жидких навозных стоков 21, насосную перекачивающую станцию 22 для подачи стоков к дождевальным машинам на полях орошения (не показано).
Понижение уровня грунтовых вод и верховодки производится закрытым дренажом из пластмассовых труб диаметром 63 мм с заводской оберткой. Расстояние между дренами может определяться несколькими способами: расчет по Аверьянову или по справочнику мелиорации и водного хозяйства под редакцией Б.С. Маслова. - М.: Агропроиздат, 1985 г. Междренные расстояния и модули стока определяют в зависимости от мощности верхнего слоя почв, например, для рассматриваемого объекта мелиорации ЗАО по свиноводству «Владимирское» составляют междренное расстояние от 10 до 24 м. Длина дрен достигает от 50 до 240 м. Диаметр труб закрытого коллектора определяют гидравлическим расчетом. Закрытые коллекторы запроектированы по наибольшему уклону местности под острым углом к горизонталям. Длина коллекторов меняется от 35 до 1260 м. Коллекторы предусмотрены из керамических дренажных труб диаметром от 15 до 250 мм, а также из асбестоцементных труб диаметром 400 мм. При впадении закрытых коллекторов в открытые каналы (коллекторы-собиратели) предусматривают дренажные устья.
Для наблюдения за уровнем и качеством грунтовых вод на данном объекте предусмотрены створы режимных наблюдательных скважин в количестве 9 шт. согласно предложенной обзорной схеме полей орошения. Каждую режимную наблюдательную скважину оборудуют колонкой 23 из пластмассовой трубы диаметром 110 мм, высотой до 7 м, рабочей части 24 (фильтр) длиной 1, 0 м. Нижняя часть колонки устраивается путем перфорации трубы отверстиями диаметром 12 мм и обмотки рабочей части перфорированным сетчатым фильтром (латунной сеткой) или водопроницаемым материалом геотекстиля. Верхнюю часть 25 колонки 23 из пластмассовой трубы помещают в защитную стальную трубу 26 диаметром 219 мм, глубиной 0,5 м ниже поверхности земли. Верх оголовка защитной стальной трубы 26 закрывают металлической крышкой 27. Створы режимных наблюдательных скважин на местности закрепляют реперами, а верх колонки и защитной трубы над землей не превышает 0,8 - 1,0 м, что позволяет визуально легко находить их местоположение на местности, а также их устройства не подвержены поломках как обрабатывающей техники, так и населением близлежащих деревень.
На каждую режимную наблюдательную скважину составляют паспорт скважины, номер ее, участок поля орошения, место положения, координаты: широта и долгота (например, «56°14 40» с. ш.; 40° 42 15» в.д.). Кроме того, в паспорт вносят абсолютную отметку устья, диаметр бурения 180 мм, глубина до 7, 0 м, а также описание породы (почвы).
Способ осуществляют следующим образом.
Проведение мониторговых исследований для наблюдения за уровнем и качеством грунтовых вод устанавливают регламентом отбора проб грунтовых вод на устроенных наблюдательных гидрорежимных скважинах. Затем специальным сосудом заполняют емкость до заданного объема воды (не показано). Пробы доставляют в химлабораторию, где пробы грунтовых вод исследуются по следующим показателям:
5
запах при 20°С и при подогревании воды до 60°С в баллах; взвешенные вещества в мг/л; БПК в мг/л; ХПК; азот аммиака мг/л; азот нитратов pH; микробное число в 1 мл. Замер уровня грунтовых вод и отбор проб на анализ проводят до полива и после полива животноводческими (свиноводческими) стоками. Кроме того, трижды в год по сезонам (весной, летом, осень) рекомендуется проводить перед поливом гельминтологическое и бактериологическое исследование почвы с участков, поливаемых стоками.
Следует отметить, что прежде чем измерение концентрации подземных вод сравнивать с допустимыми и по результатам делать заключение при мониторинговых исследованиях подземных вод, согласно нормативным требованиям по загрязнению жидким навозом (свиноводческим) определяется уровень соответствия, прежде всего, объективной оценки работы отдельных звеньев очистных сооружений, для этого необходимо 3-4 раза определять величину взвешенных веществ, азота аммиачного и органического, фосфора и калия в следующих точках на промышленном объекте: аванкамера канализационной насосной станции; жидкая фракция после дуговых сит; после вертикальных отстойников (17); после вторичных отстойников (19).
Физические и химические показатели навозных стоков и их жидкой фракции по данным агрохимической лаборатории ЗАО по свиноводству «Владимирское» приведены в таблице 1.
4
орг
2
5
2
1
4
Таким образом, после очистных сооружений свиностоки не сбрасываются в водные объекты (запрещено по нормативным документам), а подаются на поля орошения для почвенной доочистки, химический состав которых определяют два раза (май - июль) в накопителях по следующим показателям: реакция среды - pH; азот аммиачный - NH; азот органический - N; фосфор - PO; калий - KO; кальций - Ca; магний - Mg; натрий - Na; хлориды - C; сульфаты SO.
Вышеуказанные показатели необходимы для проведения технологических расчетов по агробиологическому обезвреживанию свиностоков на поля орошения, соответственно это связано и с работой по отбору проб грунтовых вод с целью определения их химического состава и наблюдением за колебанием их уровня, чистотой технологии выращивания урожая на всех объектах полей орошения, на которых устроены наблюдательные гидрорежимные скважины, согласно предложенной схеме и их конструктивному решению.
Что касается проведения мониторинговых исследований и отбору почвенных образцов на соответствие нормативным требованиям (Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве: ГН 2.1.7.2041-06; утв. Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 19.01.2006; ввод в действие с 01.04.2006. - М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2006. - 15 с.; Ориентировочно допустимые концентрации химических веществ в почве: ГН 2.1.7.2511 -=09; утв. Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 18.05.2009; ввод в действие с 01.07.2009. - М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. - 10 с.; Гигиенические нормативы содержания пестицидов в объектах окружающей среды (перечень): ГН 1.2.3111 - 13: утв. Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 21.10.2013: ввод в действие с 20.12.2013. - М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2014. - 131 с.; Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности: СП 2.6.1.2612 - 10 (ОСПОРБ - 99/2010): утв. Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 26.04.2010: ввод в действие с 17.09.2010. - М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора. 2010. - 83 с., а также Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы: СанПиН 2.1.7.1287 - 03: утв. Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 16.04.2003: ввод, в действие с 15.06.2003. - М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2004. - 16 с. Гигиенические требования к охране поверхностных вод: СанПиН 2.1.5.980-00: утв. Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 22.06.2000: ввод в действие с 01.01.2001. - М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2002) вполне достаточно использовать агрохимического обследования на примере орошаемых земель организацией: Государственным центром агрохимической службы «Владимирский» по отбору почвенных проб в соответствии с ГОСТом 28168-89 для характеристик каждого отдельно обрабатываемого земельного участка, т.е. требованиям экологических нормативов.
Пример. Опытная проверка выполнена во Владимирской области на объекте ЗАО по свиноводству «Владимирское». Почвы объекта расположены в приводораздельной части междуречья р. Клязьма и р. Нерль, которая представляет собой часть плоской слаборасчлененной аллювиально-флювиогляциональной равнины Мещерской долины. Территорию объекта слагают отложения, мощностью 6-35 м, представленные торфом, суглинками, песками и супесями. Грунтовые воды гидравлически связаны с урезом воды рек Суйма, Денисовка, Клязьма, Нерль. Глубина залегания грунтовых вод на надпойменной террасе колеблется от 0,5 м до 2,5 м, в зависимости от рельефа местности.
Следует отметить, что в весенне-осенние паводки, во время изобилия атмосферных осадков уровень грунтовых вод повышается. Амплитуда колебаний в среднем составляет 0,2-1,0 м.
При этом мелиоративной системе предусмотренное орошение свиноводческими стоками может привести к загрязнению подземных вод. Почва участков в основном дерново-подзолистые глеевые.
3
В целом на объекте площадью 1140 га были построены 4 участка (фиг. 1) с разной площадью осушительно-увлажнительной системы с закрытым дренажом и коллекторно-сбросной сетью в пруды-накопители дренажных вод. Сброс дренажных вод в водные объекты производится после разрешения контролирующих органов. На объекте построено 9 наблюдательных гидрорежимных скважин с колонкой вышеотмеченной конструкции. Регламент отбора проб грунтовых вод на полях орошения по каждой скважине два раза - до поливного сезона и после окончания поливного сезона. Контроль за состоянием грунтовых вод на 9-ти наблюдательных скважинах с отбором проб и изучение материалов мониторинга за качественным составом подземных вод показывает, что характер загрязнения подземного горизонта непосредственно связан с экологически безопасной нормой внесения стоков, норма внесения, которая не должна превышать 310 м/га, для чего необходимо изменять структуру посевных площадей и повышать культуру земледелия.
3
2
5
2
В качестве примера определим площадь почвенной доочистки жидкой фракции навозных стоков для следующих параметров: годовой объем жидкой фракции - 750 тыс. м, содержание азота общего 700 мг/л; фосфора (РО) - 300 мл; калия (KO) - 250 мг/л; дозы внесения: азота - 300 кг/га; фосфора - 200 кг/га; калия - 300 кг/га.
Площадь почвенной утилизации стоков составит:
3
3
по азоту F = (750000 м×0,7 кг/м)/300 кг/га = 1750 га;
3
3
по фосфору F = (750000 м×0,3 кг/м)/200 кг/га = 1130 га;
3
3
по калию F = (750000 м×0,25 кг/м)/300 кг/га = 625 га.
Для предотвращения накопления фосфора и калия в почве площадь утилизации надо принимать по азоту - 1750 га.
Для обеспечения надежной работы ирригационного оборудования содержание взвешенных веществ в жидкой фракции навозных стоков не должно превышать 2%. Поэтому такие гидросистемы стали называть «Ирригационные поля утилизации» (ИПУ), которые позволяют регулировать не только водный режим почвы, но и питательный, а самое главное являются надежными природоохранными сооружениями.
Приведенные технологические расчеты по определению площадей утилизации свиностоков в зависимости от химического состава жидкой фракции после индустриальных очистных сооружений, расчет гидравлических нагрузок на ИПУ, определение допустимых концентраций биогенных элементов, которые должны быть получены на очистных сооружениях в зависимости от площадей утилизации, являются предложениями по оптимизации работ очистных сооружений и ирригационных полей утилизации. Однако экологически надежная почвенная утилизация свиностоков может быть обеспечена при строгом соблюдении технологического регламента на всем комплексе в целом. При этом для выполнения технологического регламента или оперативной корректировки его необходимо проведение собственного производственного контроля за процессами подготовки, хранения и распределения свиностоков, фиксировать нормы внесения свиностоков, определять зоотехнические показатели растениеводческой продукции, химический состав грунтовых и дренажных вод.
Таким образом, наблюдения на контрольных участках показывает, что загрязнения грунтовых вод могут отсутствовать в предельно допустимой норме при применении выполняемой расчетной технологии. Отсюда вывод: технологию нужно совершенствовать для устранения загрязнения грунтовых вод. Наблюдательные гидрорежимные скважины и установление регламента отбора проб грунтовых вод в заданных частях орошаемого участка дают достаточно более точный результат контроля, показывают об удовлетворительной работе дренажной сети на осушительно-увлажнительной системе при соблюдении технологии полива животноводческими (свиноводческими) стоками.
Таким образом, в целом это зависит от разнотипного состава почв и литогенной основы ландшафта данного исследуемого объекта на установление загрязнения грунтовых вод и непрерывного ежегодного воздействия при утилизации свиностоков на поля орошения, взятие и биохимический анализ проб грунтовых вод, соответственно и почвы.
Предлагаемый способ мониторинга по отбору проб грунтовых вод до начала поливного сезона и после поливного сезона имеет простую конструкцию устройства колонки, требует меньшей трудоемкости и позволяет узнать закономерности поведения загрязнения грунтовых вод при поливе животноводческими стоками, по крайней мере, в установленные сроки по параметрам рельефа к данному створу при соблюдении необходимой технологии применением жидкого навоза предприятий индустриального животноводства и обеспечить охрану окружающей среды.