Экологические проблемы окружающей среды

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.