Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Экологическая оценка влияния выбросов газоперерабатывающего комплекса на окружающую среду

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Экологическая оценка влияния выбросов газоперерабатывающего комплекса на окружающую среду"

РГб од

- 2 ОПТ 1395

На правах рукописи

КАЛ И ЕВ Асылхан Жолдасбаевич

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ВЫБРОСОВ ГАЗОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО КОМПЛЕКСА НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Специальность 11.00.11 - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Курск - 1995

Работа выполнена в Оренбургском ордена Трудового Красного Знамени государственном аграрном университете

Научный консультант: доктор биологических наук,

профессор, А.Б.Бигалиев

Официальные оппонент: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор А.И.Стнфеев академик РАСХН и МАНЭБ, доктор биологических наук, профессор А.П.Щербаков член-корреспондент Российской экологической академии, доктор сельскохозяйственных наук А. И. Климентьев

Ведущая организация - Московская сельскохозяйственная

академия им. К.А.Тимирязева

Защита диссертации состоится "¿Ь " 1995 г. в 10ч. н

заседании диссертационного Совета Д. 120.25.01. при Курско государственной сельскохозяйственной академии им И.И.Иванова по адресу 305034, г.Курск, ул.К.Маркса, 70.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Курско государственной сельскохозяйственной академии им. И.И.Иванова

Автореферат разослан 44

г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат сельскохозяйственных

наук В.А.Клейменов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одной из главных причин дестабилизации дологической обстановки в земледелии является широкое использование есовершенных, ресурсозатратных, экологически необоснованных ехнологий. Более того, проблема окружающей среды становится грожакицей, в связи с гибелью зеленых зон, лесов, загрязнением водоемов, аспространение токсикантов в виде отходов нефтепродуктов, пестицидов, адиоактивных веществ и тяжелых металлов приобретает глобальный арактер. Появление вышеназванных веществ в окружающей среде и иосфере в целом, особенно, связано с промышленными отходами, среди их особое место занимают выбросы газоперерабатывающих предприятий.

Исследованиями установлено, что эксплуатация Оренбургского азоконденсатного месторождения (ОГКМ) связана с выбросами в атмосферу редных газов в виде окислов азота (N02, N0), сернистого ангидрида ( й02), глеводородов, смесей природных меркаптанов и тяжелых металлов при жигании неочищенного газа. Годовой объем сжигаемого газа составляет ¡олее 6 млн.м3. Кроме того, в процессе переработки газа на Оренбургском азоперерабатывакяцем комплексе (ОГПК) образуется 4 млн.м3 биоло-ически очищенных сточных вод в год.

Дефицит пресной воды в Оренбуржье, связанный с огромным ее готреблением на нужды промышленности и сельского хозяйства, становится [имитирующим фактором экономического развития общественного фоизводетва. Увеличение потребности в пресной воде сопровождается ухудшением ее качества, прежде всего за счет сброса сточных вод в открытые юдоемы. Поэтому использование сточных вод для полива сельскохозяйственных культур является надежным способом защипы водоисточников уг загрязнения и эффективного использования воды.

Опыта орошения с.-х. культур сточными водами газоперерабатывающей тромышленности в Советском Союзе не было. Не были известны и какие тоследствия будут от воздействия атмосферных выбросов данных тредприяпш на окружающую среду. Поэтому в соответствии с научно-гехнической программой 0.85.01.08.02.02 "Дать оценку изменения наземных г водных экосистем в условиях антропогенного воздействия" были выполнены специальные исследования, результаты которых легли в основу настоящей заботы.

Цели и задачи исследований. Основной целью исследований является изучение влияния сточных вод и атмосферных выбросов газоперерабатывающего комплекса на экологическое состояние прилегающих территорий. Для достижения ее были поставлены следующие задачи:

1. Изучить влияние сточных вод ОГПК на мелиоративное состояние земледельческих полей орошения (ЗПО), химизм грунтовых вод и открытых водоисточников.

2. Дать экологическую оценку пригодности сточных вод ОГПК для орошения кормовых культур.

3. Определить общетоксический и мутагенный эффект сточных вод

ОГПК на микробных, растительных «"животных тее^юбьектах!

4. Выявил, влияние стбчных вод й'атмосферных выбросов на качество животноводческой продукции и нк'изменчивость морфо-фгаиологических и биохимических свойств сельскохозяйственных животных.

5. Ранжировать территорию, прилегающую к ОГПК по степени загрязнения почвы и растений атмосферными выбросами.

Научная новизна. В результате комплексных исследований установлена пригодность биологически очищенных сточных вод газоперерабатывающего комплекса для полива кормовых культур на; легкосуглинистых черноземах при глубоком залегании грунтовых вод. Изучено влияние сточных вод на мелиоративное состояние ЗПО (физические свойства, агрегатный и химический состав почвогрунтов, водный баланс зоны аэрации и грунтовых вод), урожай и качество зеленой массы кукурузы и сена люцерны. Дана оценка общетоксического и мутагенного; эффекта сточных вод газоперерабатывающего комплекса на микробных, растительных и животных тест-обгьектах, влияния их на качество животноводческой продукции, морфо-физиологические и биохимические свойства с.-х. животных. Определена степень загрязнения почвы и растений тяжелыми и редкими металлами в зависимости удаления от ОГПК.

Практическая ценность работы состоит в том, что результаты исследований направлены на охрану водоисточников от загрязнения сточными водами и экономию пресной воды. Доказана пригодность сточных вод для полива кормовых культур. Это позволяет окончательно доочистить сточные воды и получать по 400-500 ц/га зеленой массы кукурузы и 100-130 ц/га сена люцерны хорошего качества. Изучено мелиоративное состояние ЗПО, выявлены причины его ухудщения и даны конкретные рекомендации по их устранению и осуществлению эксплуатационных режимов орошения.

Рекомендации по использованию сточных вод газоперерабатывающей промышленности для орошения кормовых культур могут быть использованы при проектировании оросительных систем и эксплуатации ЗПО на Южном Урале и в других регионах, например, в условиях Астраханского и Карачаганакского (Казахстан) газоконденсатных месторождений.

Применение метода биологической пробы при токсиколошческой оценке кормов, полученных с ЗПО, использование различных по уровню организации объектов (микроорганизмы, растения, лабораторные животные) при исследовании общелексической и мутагенной, активности сточных вод гюзвадяет датъ обШтшную экологическую оценку изучаемому фактору в кратчайшие сроки и принять соответствующие меры ца предотвращению кризисных ситуации, экологических аварий и катастроф.

Апробация и реализация результатов исследований. Основные положения диссертации доложены, обсуждены и одобрены на научно-производственных конференциях (Саратов 1978-1979 г.г.), конференциях молодых ученых и специалистов (Саратов 1978 г.) и во ВНЙИССЕ (Купавна, Московская обл. в 1981 г), научно-технических, совещаиия> при Всесоюзном промышленной Объединении "Оренбурггазпром" и ВНПС "Прогресс" (Купавна, Московская обл.) в 1979 и 1980 г.г., на Всесоюзное

мпозиуме ло водному режиму растений (Ташкент 1984 г.), конференции вопросы экологии в интенсивных земледелиях Поволжья" (Саратов, 1990 ), конференциях ОГСХА (1978 .....1993г.).

Материалы исследований включены в "Рекомендации по использованию ■очных вод газоперерабатывающей промышленности для орошения >ждеванием кормовых культур в условиях Южного Урала". (1986), адбрены для внедрения научно-техническим Советом объединения Оренбурггазпром", Оренбургским филиалом "Средволгогипроводхоз", гделом мелиорации и водного хозяйства Оренбургского облисполкома от О июня 1984 г., согласованы Оренбургской областной и районной СЭС и гверждены Оренбургским областным объединением по производственно-гхническому обеспечению сельского хозяйства облисполкома от 20 июля 984 г., Головным Предприятием по использованию сточных вод в сельском озяйсгое ВНИИССВ (г.Купавна, Московской обл.) 27.09.85 г. и внедрены а земледельческих полях орошения подсобного хозяйства Оренбургского елиевого завода на площади 1176 га с существенным экономическим ффектом по отраслевому плану внедрения Министерства мелиорации и одного хозяйства.

Ранжирование территорий, прилегающих к газоперерабатывающему омплексу по степени загрязнения почвы и растений атмосферными ыбросами позволяет рекомендовать пахотные земли в радиусе 20 км от )ГПК не засевать зерновыми культурами продовольственного назначения, тдавать предпочтение кормовым растениям, при возделывании которых [спользовать существующие методы снижения подвижных форм тяжелых геталлов в загрязненной почве.

Публикация. Основные положения диссертации опубликованы в 36 (ечатных изданиях в виде рекомендаций, статей и информационных листков.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 331 трашщах машинописного текста и состоит из введения, пяти глав, выводов, >екомендаций производству, списка литературы - 373 наименований, из шх 37 иностранных, приложения - 30 вспомогательных таблиц и включает Ю рисунков, 82 таблицы и 10 фотографий.

Основные положения выносимые на защиту:

- оценка пригодности сточных вод Оренбургского газоперерабатыва-ощего комплекса для орошения кормовых культур;

- водный баланс активной зоны поля кукурузы при поверхностном толиве и люцерны при поливе ДМ "Фрегат";

- изменение агрегатного состава, водно-фгаичееких свойств и химизма точвогрунтов под влиянием сточных ВОД,"

- суммарное испарение, расход грунтовых вод в зону аэрации и режим прошения в зависимости от глубины залегания водоносного горизонта и качества поливной воды (по-лизиметрическим наблюдениям);

- влияние орошения сточными водами на грунтовые воды и открытые водоисточники, химический, аминокислотный состав и питательные свойства сельскохозяйственных культур;

- оценка влияния атмосферных, выбросов на почву, растения и водоисточники;

- оценка общелексического и мутагенного эффектов сточных вод на ' микробных, растительных и животных тест-объектах;

- оценка влияния сточных вод и атмосферных выбросов по трофическим цепям (поллкгганть1-растения-ж1шотные-жив<тюводческая продукция).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Дано краткое содержание проблемы, цель и задачи исследований.

Условия и методика исследований. Экспериментальная работа выполнена в 1976-1993 г.г. на земледельческих полях орошения Оренбургского газоперерабатывающего комплекса,расположенных на территории землепользования колхоза им. Е.Пугачева, Оренбургского района, Оренбургской области (ныне подсобное хозяйство Оренбургского гелиевого завода), а также на опытных участках, расположенных с учетом розы ветров и удаления от источника выбросов (ОГПК) в Оренбургском и Переволоцком районах этой же области. Анализ химического состава почвогрунтов, грунтовых, поверхностных и поливных вод выполнены в лабораториях Оренбургского филиала "Средволгогипроводхоз", "Оренбурггеология" и "Волгогипрозем". Зоотехнические и химические анализы кормов и жидап юводчеекой продукции проводились в комплексной химической лаборатории ВНИИ мясного скотоводства, Оренбургской вегбаклаборатории, лабораториях комбикормового завода и ОГАУ.

Район исследований характеризуется засушливостью. Среднегодовая сумма осадков составляет 370 мм, из которых 68% приходится на теплый период. ..............

На участке люцерны доминирующем .почвами являются тяжелосуглинистые южные черноземы. 11очво^>разук>1цей породой служат желто бурые суглинки мощностью 4 м, далее на глубине 4,3 м располагаете» мелкозернистый буровато-серый трещиноватый песчаник на глинисто* цементе слоем 0,6 м. Груигговые воды находятся на глубине 5,5 - 6,5 м Минерализация их 0,2 г/л.

Кукуруза возделываласъ на легкосуглинистых южных черноземах мало! мощности. Почвенный слой подстилает буровато-желтая твердая супесь I прослоями песка, далее, как и на реей территории ЗПО, распролагаютс пермские отложения, представленные аргиллитами с прослоями песчаников Уровень грунтовых вод залегает на, глубине 9-10 м. Минерализация к 0,25 г/л. Почвы обоих участков незаселенные.

Агротехника возделывания изучаемых культур общепринятая дл центральной зоны Оренбургской области.

Методики определения параметров почвенных, гидрогеологически характеристик и агробиологических исследований. Исследования велись н посевах кукурузы при поверхностном поливе (по бороздам) по следующи вариантам: I - поливы сточной водой; И 7 поливы уральской водой и и

оперне при поливе сточной водой ДМ "Фрегат". Повторносгь опытов ггырехкратная. На каждой культуре для определения влияния сточных >д на почву и растения закладывали вариант без полива.

Учетные делянки площадью 200 м2 {дая кукурузы) и 1,0 га (для оцерны) выделялись на производственных посевах.

Суммарное испарение и влагообмен грунтовых вод с зоной аэрации ровой пшеницы с подсевом люцерны и люцерны последующих лет при газком залегании уровня грунтовых вод (УГВ) в зависимости от качества оливных вод определяли лизиметрами площадью 1 м2 и глубиной 1,0; 1,5; ,5 и 3,5 м.

Для изучения влагопереноса в почвогрунтах и определения нфильтрации при поливах на полях обеих культур были установлены ензиометры на глубине 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 - и 2,5 м.

Поверхностный сток определяли на стоковых площадках размером 25 : 50 м в поле люцерны в трехкратной повторности.

Динамика УГВ на оросительной системе изучали по наблюдательным кважинам, расположенным по четырем параллельным створам с учетом •опографических и гидрогеологических условий ЗПО.

Элементы водного баланса зоны аэрации и грунтовых вод орошаемого •частка и суммарное испарение культур определяли по А.Н.Костякову [i960). Водно-физические свойства и агрегатный состав - по A.A.Роде

[1965) и В.С.Астапову (1964). Уровень грунтовых вод измерялся ежедекадно. Пробы их на химический анализ брались весной (до и после толоводья) и осенью. Химические анализы выполняли по общепринятым нетодикам: грунтовых и поливных вод - по Ю.Ю.Лурье и Л.И.Рыбниковой

(1966), почвогрунтов по Е.В.Аринушкиной (1961), растений - по A.B.Петербургскому (1968). Подсчет густоты, прирост растений в высоту «урожай изучаемых культур - по методике ВНИИК (1971). Спектральный анализ проб растений, почвы, воды и снега-атомно-эмиссионным методом. Статистическую обработку - методами дисперсионного, корреляционного анализов - по Б.А.Доспехову (1979) и по программе "Кор - 2" на IBM PC.

Методики гисто-морфологических исследований. Исследования проведены на животных в подсобном хозяйстве Оренбургского гелиевого завода (ОГЗ), которые получали корма, выращенные на ЗПО и загрязненные атмосферными выбросами, и учхозе ОГСХА. В крови животных определяли: содержание эритроцитов, лейкоцитов, гемоглобина, СОЭ, белка, белковых фракций, резервную щелочность, кальция, фосфора, каротина, холестерина; в молоке жир, COMO, кислотность, сухое вещество, редуктазную пробу, общий белок по общепринятым методикам. Зоотехнический анализ кормов - по Е.А.Петуховой и др. (1981), токсичность кормов на кроликах - по А.И.Антоновой и И.А.Блиновой и на аквариумных рыбках "Гуппи" - по рекомендации ветсанитарии (1983). Исследование гисгоструктуры тканей внутренних органов - по общепринятым методикам.

Методики оценки генетического, цитогенетического эффекта и экологического мониторинга. Активность сточных вод как мутагенного

фактора, усиливающего чистоту морфозов изучали на растениях фасоли ' Paseolus vulgaris и пшеницы Triticum durum. Растения проращивали на1 .фильтрованной бумаге. Контроль - полив отстоявшейся водопроводной водой, полив в опыте до фазы 1 листа сточной водой. Фиксируемые аномалии: изменение формы и расположения листовой пластинки, нарушения жилкования, пигментации, некротические образования. Параллельно оценивали возможные соматические мутации. При оценке действия сточных вод ОПШ и солей №«ёля, ^ме^и^ цинка на рост и развитие проростков пшеницы учитывали количество погибших семян, длину проростков и колерлтиле, развитие колеоптиле и первого настоящего листа, количество растений с морфозами, характер морфозов; на корешках лука А. сера оценивали миготичеайй индекс по метод ике 3. П. Паушевой (1988). Оценку наследуемых клегочно-летальных эффегагов сточных вод «а дикой популяции дрожжей - сахаромицетов и его j-мутанте проводили по методике И.А.Захарова и др. (1984).

Частоту соматических мутаций и рекомбинации, индуцируемых сточной водой О ГПК и солями цинка, меди и олова изучали на дрозофилах. Были использованы гомозиготные виргинные самки линии mwhju и гетерозиготные самцы линии DR (103) SE14; fir '/ TM 1 Sl>d2 (lind - sly Grell, 1968, и'др.). Соматические мутации и кроссинговер учитывали по появлению одиночных (mwh, fir) пятен, фенотипически проявляющихся в изменении формы и числа щетинок. Для учета рецессивных одепленных с полом летальных мутаций использовали методику Меллер-5. В опытах использовали 2 линии дрозофилы: дикая Д-32, линия Меллер-5. Общетоксическое действие сточных вод изучали на беспородных китайских хомячках Cricetus, массой 100-110 г. Суточную дозу вводили в организм животных с гапцей, ежедневно из расчета 2 мл/суши,на каждую особь. Скрещивание с ингакшыми особями производили после/проверки на плодовитость. Жшмгаилх после гибели вскрывали для патанатомического анализа. В процессе Эксперимента учитывали особенности внешних изменений, отклонения в поведении, характер летальности.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Мелиоративная оценка поливных вод. Средний химический

состав сточных вод О ГПК показан в табл.1. Почто по всем показателя!» они не превьшшрт.вдще существующие допустимые значения, предъявляемые для орошения. кормовых культур. Отрицательным качеством этих во; является повышенное содержание сульфатов, ионов натрия, хлора соотношение между натрием и кальцием несколько выше допустимых нор« и составляет 3:1. Ухудшение химического состава продолжалось до 198! г., когда общая минерализация достигала 2^42 г/л. 1

Повышение содержания солей происходило по мере снижения уровн: воды в. емкости сезонного регулирования (ЕСР), особенно в засутиливь! годы, В последнее время отмечалось улучшение ирригацйони^х качест сточных вод за счет разбавления их в ЕСР талыми и ливневыми водами,

Таблица I.

Средний химический состав сточных вод Оренбургского газоперерабатывающего комплекса.

п/п Показатели Содержание ионов, мг/л №№ п/п Показатели Содержание ионов, мг/л

I. РН 7,4 18. Азот органический 1,59

2. Взвешенный осадок 2,2 19. Азот общий 4,62

3. Сухой остаток 1624 20. ВПК 8,28

4. Прокаленный остаток 1290 21. Летучие кислоты 49,8

5. Общая щелочность 156 22. Фенол 1,3

6. Хлориды 370 23. Формальдегид 0,5

7. Сульфаты 564 24. Окисляемосгь бихроматная МГ 02/л 64

8. Кальций 107 25. Медь 0,03

9. Магний 69 26. Цинк 1,5

10. Общая жесткость, мг-экв/л 10,8 27. Свинец 0,0045

II. Натрий 329 28. Никель 0,0150

12. Калии 52 29. Кобальт 0,0030

13. Железо общее 1,0 30. Хром 0,0120

14. Фосфор 8,5 31. Молибден 0,0060

15. Азот аммиачный 2,33 32. Барий 0,0750

16. Азот нитратный 0,37 33. Стронций 0,9000

17. Азот кетритный 0,04 34. Марганец 0,9000

также изменением технологии нейтрализации жесткости воды в Каргалинской ТЭЦ.

Оценка пригодности сточных вод для орошения по соотношению катионов, проведенная по расчетным формулам (И.Н.Анпшов - Каратаев 1959; О.У.Израильсен, А.М.Можейко, 1962; Госдепартамент США и др.) показала, что содержание одновалентных катионов превышает допустимые концентрации. Следовательно, полив ими может вызвать осолонцевание почв.

Сточные воды комплекса содержат питательные элементы: Рг05 - 8,0 мг/л; К^О - 8,4 мг/л и азота 5 мг/л.

Микроэлемешый состав сточных вод по всем показателям, не превышает предельно-допустимые концентрации, предъявляемые к воде для орошения и использования в хозяйственных целях. По отдельным элементам (медь, цинк, никель, кобальт, хром) они не пригодны для рыборазведения.

Вода р.Урал поступает на опытный участок га Дедуровского водозабора. Общая концентрация ее по годам наблюдений не превышала 1,1 г/л. В то же время отмечалось увеличение ионов гидрокарбоната и снижение хлора. Соотношение натрия к кальцию колеблется в пределах 2,4-2,9.

2. Режим почвенной влаги и водный баланс активной зоны. На земледельческих полях орошения получение высоких урожаев кормовых культур возможно лишь при создании оптимального водного, воздушного и питательного режимов почвы.

Режим орошения складывался в зависимости от метеорология еасю условий периода произрастания культур.

На посевах кукурузы во влажные годы, независимо от вариантов опыта, потребовалось проведение пяти поливов средней поливной нормой 430 м3/ га. Оросительная норма при этом составляла 2100-2300 м3/га. Е среднезасушливый год за вегетационный период кукурузы было проведен« семь поливов оросительной нормой 3600 м3/га.

Элементы водного баланса и суммарное водопотребление изучаемы: культур в среднем за три года приведены в табл.2. Суммарно! водопотребление кукурузы определено в размере 418, а среднесуточньл расход - 3,6 мм. Исследованиями установлено, та) водопотребление кукуруз! как в целом за вегетацию, так и по отдельным периодам не зависит о качества поливной воды. Оно возрастает от момента появления всходов 1 достигает максимума в период выбрасывания метелок.

В водопотреблении кукурузы, в зависимости от увлажненности года 50-80% приходится на поливы и 15-30% на осадки. В специфически условиях ЗПО на легких суглинках до 15% воды теряется на инфильтрацш при поверхностном поливе. Независимо от качества поливной воды на 1 зеленой массы затрачивается 90-95 м3. -"

Более влаголюбивая люцерна : л вегетационный период расходует 61 мм, при среднесуточ!юм испарении 4,5 мм. Режим орошения этой культур) складывается ежегодно из семи вегетационных и одного влагозарядковог поливов. Средняя оросительная норма составила 435 мм или 71 % суммарна водопотребления. За счет более мощной корневой системы в поле люцерн увеличивается потребление почвенных влагозапасов.

При поливе ДМ "Фрегат" фильтрационные потери снижаются до 6°/ В условиях тяжелосуглинистых грунтов при поливе низкоинтенсивной Д] "Фрегат" инфильтрация уменьшилась по сравнений) с поверхностны способом на более легких грунтах в 1,6 раза. Коэффициент водопотреблет люцерны при поливе сточными водами составил 509 м3/т.

3. Влияние поливов сточными водами на потаогрунты. Исследования»*

Таблица 2. Элеметы водного баланса активной зоны (в среднем за 3 года)

Варианты опыта Осадки Поливы Использованные почв, влагозапасы Поверхосг- НЫЙ СТОК+ инфильтрация Суммарное испарение

мм % мм % мм % мм %

Кукуруза на силос

Полив сточной 107 25,6 267 64 81 19,4 38,0 9,0 417

водой

Полив Уральской 107 25,6 263 62,8 83 19,8 34,0 8,1 419

водой

Без полива 105 41,0 0 0 151 59,0 0 0 256

Люцерна на сено

Полив сточной 142 23,0 435 70,6 141 22,9 102 16,5 616

водой

Без полива 113 32,2 0 0 238 67,8 0 0 351

установлено, что за четыре года орошения люцерны биологически очищенными сточными водами ОГПК произошло изменение физических свойств почв до глубины 1 м и агрегатного состава 60 см. Величина объемной массы увеличилась в слое 0-30 на 23, 30-60 см ■ на 15 и 60-100 см - на 7%. Отмечается снижение водопрочных агрегатов до глубины 60 см в 2 раза. Водопроницаемость почв участка снизилась на 36% (с 1,2 до 0,82 м/сут).

На участке кукурузы при поливе сточной водой объемная масса почвы возросла в слое 30-60 см на 9,4% и на 7% при поливе уральской водой. Увеличение объемной массы отмечалось до глубины 0,8-0,9 м. Количество водопрочных агрегатов уменьшилось в пахотном горизонте на 23% и в слое 30-60 см на 19%.

Орошение сточными водами увеличило запасы солей на участке кукурузы почти в 2 раза (рис. 1). Приход их в расчетный слой (0-150 см) на варишгге I составил 16,5 и на варианте 2 - 13,6 т/га. Основное количество солей аккумулировалось в зоне максимального расположения корней (1м). В этом слое запасы солей составляют, соответственно, по вариантам опьгга 19 и 14% от пороговой концентрации. Хотя общий запас солей невелик, из-за несоответствия катионного состава поливных вод наблюдается

неравномерная аккумуляция некоторых ионов. В слое 30-60 см сульфаты превысили допустимую концентрацию в 1,6 раза.

При поливе уральской водой-максимальная аккумуляция солей произошла в слое 0,6-1,6 м. На этом варианте сульфат так же превысили допустимую концентрацию, а ионы натрия составляют 68 и хлора 24% от допустимой.

В целом миграция солей, характер их распределения и степень накопления отдельных ионов на обоих вариантах почта одинаковы. Это объясняется единым режимом орошения и наличием на глубине 1,5-1,6 м трудноводопроницаемой аргиллитовой прослойки, которая способствует образованию восходящего тока влаги и аккумуляции солей в верхних горизонтах почвы.

Иначе слояшлся солевой режим почвогрунтов на участке люцерны. Здесь наблюдения за химическим составом велись в течение 15 лет. В первые четыре года орошения запасы солей увеличились в верхнем однометровом слое на 5,9 т/га, а ниже глубины 2 м отмечается их выщелачивание. Значительное их накопление происходило в подпахотном горизонте (30-60 см). Обилие запасы солей в этом слое составили 9,6 т/га или 22,4% от допустимой концентрации, а содержание натрия находилось на уровне критической; хлориды превысили ее почти в 3 раза. Количество сульфатов оставалось почти без изменения, а поступившие с поливной водой вымывались вниз.

За четыре года орошения на этом участке со сточными водами было вынесено 26 т/га солей, из которых только 23% осталось в зоны аэрации. Это дает основание считать, что при близком залегании водоносного горизонта (5-6 м) соли с инфильтрованной водой вымывались в грунтовые воды. Об этом свидетельствовали инфильтрационные потери, определенные методом влагопереноса и данные химического состава грунтовых вод.

При сравнительно небольшом засолении, уже через четыре года, наблюдался процесс осолонцевания верхних горизонтов почвы. Наличие и интенсивность этого процесса прослеживалось по изменению поглощенных оснований. Содержание поглощенного натрия повысилось в слое 0-40 см в 5,5 раза и достигло 2,8 мг-экв, а в слое 70-100 см - 4 мг-экв. Усилению процесса осолонцевания также способствовало увеличение поглощенного магния и уменьшение кальция.

В дальнейшем, путем внесения органических удобрений, мелиорантов в виде гипса и фосфогипса и возделывания солеустойчивых культур на опытном участке, процесс осолонцевания бьи приостановлен. Особенно, хорошим мелиорантом на ЗПО является люцерна синегибридная, которая возделывалась, в общей сложности, 8 лет.

Расчеты солевого баланса, выполненные через 15 лет орошения сточными водами, показывают, что в слое 0-180 см запасы солей составляют 23,18 т/га, поступило 4,51 т/га. От общего количества солей на Са( НС03 )2 приходится 31%; ШС1 - 21,8; N8280, - 18,8; Мд(НС0,)2 -14,4 и Иа НС03 - 14%. Наиболее токсичные соли, и Ка^О^ составляют 40,6%.

Pue. 1 Солевой профи/ь почаогрунт^в участка кукурузы до(1)и после полиьов СТОЧНЫМИ ВОДАМИ (2)

ШШИ M1J,"

[.:-•.VJ Ма'+К'

I I сС

^HCQ'

so;

Орошение сточными водами О ГПК повлияло на состав и содержат«; отдельных солей. Так, практически не обнаруживаются соли СаБ04 и М(£04, в тоже время появились новые соединения - \^(НС03)2, ЫаПС03 и НаС1, т.е. качественный состав изменился в худшую сторону. Преобладание солей кальция связано с материнской породой этих почв. Появление токсичных солей натрия, особенно, в виде N30, указывает на влияние сточных вод, где содержание этих ионов достаточно высокое.

В целом почвы ЗПО можно характеризовать как незаселенные, но в то же время намечается тенденция к возникновению хлоридно-сульфатного типа засоления. Об этом свидетельствует содержание хлора и сульфатов, но общее количество солей ниже критического уровня.

При использовании сточных вод газоперерабатывающей промышленности для полива с.-х. культур следует особое внимание уделять содержанию выше названных ионов в почвах.

В результате 15 летнего орошения кормовых культур сточными водами пищевой режим южных черноземов не ухудшился, что очень важно для оценки качества этих вод, при низком содержании в них элементов питания.

4. Влияние сточных вод на урожай и его качество. При оценке пригодности сточных вод для орошения одним из основных биологических показателей является урожай и качество выращиваемых культур. Наблюдения за ростом и развитием кукурузы показали, что при поливе сточными водами и уральской водой существенных различий в наступлении фаз не происходило. Высота растений была выше на 20-30 см на первом варианте, они отличались хорошей облистаенностью и большей массой початков. За счет этого повысилась кормовая ценность зеленой массы.

Анализ химического состава и кормовых достоинств кукурузы и люцерны (табл.3) показал, что при поливе сточными водами значительных изменений не происходит. Содержание кормовых единиц в I ц зеленой массы у обеих культур увеличивается, а по переваримому протеину между вариантами опыта разницы практически нет. Наблюдается некоторое увеличение питательности поливной кукурузы по сравнению с богарной. Сопоставляя культуры по содержанию протеина можно отметить индивидуальные особенности в накоплении его растениями.

У люцерны преимущество в накоплении протеина имеет вариант без полива. У кукурузы при поливе сточной водой его на 1% выше, чем на варианте с уральской водой. Поливы сточными водами по сравнению с богарными условиями способствуют некоторому снижению биологической ценности протеина у обеих изучаемых культур, которая определялась по содержанию незаменимых аминокислот. Так, в урожае люцерны обнаружено снижение содержания всех видов аминокислот, кроме меггионина (1 укос), цистина и лизина (2 укос). В растениях кукурузы сточные воды увеличивают содержание аминокислот по сравнению с вариантом уральской водой.

Изучение макро- и микроэлементного состава растений (табл. 3) позволило установить, что при орошении сточными водами у люцерны происходит увеличение количества натрия, меди и цинка. Поливная кукуруза

Таблица 3

Химический состав и кормовые достоинства культур при орошении сточными водами О ГПК.

Показатель Люцерна Кукуруз а

Полив сточной водой без полива Полив сточной водой полив водой р.Урал без полива

рожайность зеленой массы, ц/га 4 1 6 87 479 455 147

Вода, % 75,50 73,86 77,74 77,70 77,36

Протеин, % 19,50 20,00 9,19 8,17 8,66

Жир, % 2,73 2,89 2,31 2,50 2,37

Клетчатка, % 26,22 26,21 24,85 24,41 24,00

БЭВ, % 43,79 42,83 57,29 57,51 59,54

1 ц содержится:

>рмовых единиц,ц 0,22 0,21 0,18 0,16 0,14

переваримого протеина 0,033 0,035 0,0 12 0,011 0,012

ормопротеиновых единиц (КПЕ), ц 0,258 0,262 0,144 0,129 0,124

Зола, % 7,79 8,09 6,35 7,39 5,4 2

троэлементы, %:

кальций 1,48 1,95 0,50 0,59 0,46

фосфор 0,21 0,26 0,24 0,21 0,21

калий 2,48 3,64 1,44 1,16 1,47

натрий 0,198 0,029 0,0 18 0,016 0,029

сера 0,90 0,33 0,125 0,140 0,120

Микроэлементы, мг/кг:

медь 5,54 4,58 4 , 0 6 4,08 4,57

цинк 49,50 30,10 20,10 18,70 17,00

марганец 44,65 51,90 67,70 61,00 60,90

кобальт 0,20 0,19 0,26 0,26 0,18

НСРо5, ц/га 5,6 22,7

{апливаег больше кальция, фосфора, цинка, марганца и кобальта, чем богаре. Таким образом, накопление указанных элементов на опытных »иантах, безусловно, связано с химическим составом сточных вод. 5. Водный баланс зоны аэрации и грунтовых вод. Химизм

водоисточников. Установление степени влияния поливов сточными водами на мелиоративное с осгояние и качество их очистки на ЗПО невозможно без определения водного баланса зоны аэрации и грунтовых вод.

Интенсивный подъем грунтовых вод на ЗПО произошел в первые пять лет эксплуатации (1976-1980 г.г.) на отдельных участках с близким расположением водоносного горизонта. Так, на пойме р.Черной грунтовые воды поднялись на 1,8-2,0 м. На основе изучения динамики уровня трутовых вод, режима влажности почвогрунтов в зоне аэрации, суммарного испарения и других составляющих, определен водный баланс зоны аэрации и грунтовых вод на террасе. В целом за период исследований запасы влаги в зоне аэрации повысились на 470 мм. Поверхностный сток составил 284 мм или 8,7% от суммы осадков и поливов. Основная доля стока приходится на время весеннего половодья. Грунтовые воды пополнились за счет инфильтрационного питания в размере около 130; мм, в результате чего уровень повысился на 2,15 м. Поступление сточных вод в грунтовые воды подтверждается и данными их химического состава.

За этот период наблюдений общая минерализация грунтовых вод на террасе повысилась с 0,2 до 1,2 г/л. Увеличение ее произошло за счет ионов натрия, хлоридов, сульфатов и гидрокарбонатов при одновременном снижении кальция. Изменение химизма грунтовых вод на пойме р.Черной носило своеобразный характер.; Здесь увеличение общей минерализации грунтовых вод происходит за счет ионов натрия и гидрокарбонатов. Причем приход последних значительно выше, чем натрия. Поступление гидрокарбонатов произошло за счет перехода их в почвенный раствор из материнской породы, так как на этой территории обнаружено глубокое содовое засолешге. Минерализация грунтовых вод составляет 0,8-1,0 г/л.

В дальнейших исследованиях начиная с 1981 года особое внимание было уделено наблюдению за Уровнем и химизмом грунтовых вод на территории с близким их залеганием. Если до 1981 г. минерализация грунтовых вод повышалась интенсивно, то затем с уменьшением поступления сточных вод из-за снижения поливной нормы и уплотнения активного слоя почвы этот процесс был приостановлен. Но все же к 1990 г. концентрация грунтовых вод на этой территории достигла 1575 мт/л т.е. приблизилась к уровню минерализации сточных вод.

Анализ ионного состава грунтовых вод также подтверждает пополнение их запасов за счет поливных вод. Особенно сильно возросла концентрация хлора (в 6 раз), что объясняется его мигрирующим свойством. Наблюдалось вымывание гидрокарбонатов, кальция'и натрия.

На территории с глубоким залеганием грунтовых вод (14-15 м) за годы исследований уровень существенно не изменился. Минерализация их колеблется в пределах 0,3-0,5 г/л.

Лизиметрическими наблюдениями установлены величины расхода грунтовых вод в зону аэрации (Б гр) и суммарного испарения люцерны в зависимости от мощности зоны аэрации и качества поливной воды. Так, при глубине залегания грунтовых вод 1,0 м Е гр = 319 мм; 1,5 м- 228; 2,5

115 и 3,5 м - 64 мм. При поливе пресной водой расход грунтовых вод в гы аэрации, соответственно, определен в размере 371, 253, 128 и 78 мм. [цесгвеш гость зависимости Е гр от глубины залегания грунтовых вод гр) на обоих вариантах опыта статистически доказывается. Снижение : Е при поливе сточными водами существенно при Н гр = 1,0 м (НСР05 39,7 мм).

Величины суммарного водопотребления при близком залегании уровня дгговых вод выше при поливе пресной водой, чем сточными водами ивисимо от мощности зоны аэрации (рис.2). Причем влияние сточных ц находится в обратной зависимости от глубины залегания грунтовых д. Снижение суммарного водопотребления при поливе сточными водами цественно (НСР05 при II гр = I м равна 43,8 мм; 1,5 - 48,8; 2,5 - 42,9 3,5 - 9,93 мм).

Основной причиной снижения расхода грунтовых вод в зону аэрации суммарного водопотребления на посевах люцерны при поливе сточными дами является повышенное содержание ионов натрия в этих водах, удшение физических свойств и осолонцевание верхних горизонтов почвы этом варианте способствовало снижению скорости движения влаги к сгениям.

При близком залегании водоносного горизонта, для предотвращения грязнения грунтовых вод, необходимо проводить поливы диф-;ренцированными нормами. Поливная норма снижается на величину схода грунтовых вод в зону аэрации (рис.3). Анализ графиков показывает, о на посевах люцерны оросительную норму необходимо уменьшать при ливе сточными водами в среднезасушливые годы на 64% при глубине легшим грунтовых вод 1 м; при Н гр = 1,5 м - 39; 2,5 - 23 и при 3,5 м на 16%. При поливе пресной водой эти величины, соответственно, [ределены в размерах 73, 47, 28 и 15%.

На ЗПО сточные воды ОГПК поступают из емкости сезонного гулирования (ЕСР) самотеком. Ежегодно в ЕСР поступает около 4,5 ш.м3 сточных вод. Наблюдения за состоянием грунтовых вод и открытых доисгочников вокруг ЕСР и р.Черной, которая дренирует ЗПО I и II ередей, показали, что происходит загрязнение этих объектов сточными дами. Так, в скважинах, расположенных ниже ЕСР содержание солей [ходится в пределах 1412 - 1492 мг/л, а выше ЕСР - 296-371 мг/л. В чение вегетационного периода минерализация грунтовых вод менялась значительно. Содержание солей в р.Черной значительно выше, чем в Урал и по мере удаления от ЗПО минерализация падает и достигает ювня 750-800 мг/л перед впадением в р.Урал.

6. Оненка влияния атмосферных выбросов ОГПК на почву и растения. а ми исследовано влияние атмосферных выбросов на вышеназванные гьекты в удалении от источника на расстоянии до 56 км с учетом ветрового жима и привязкой к населенным пунктам. Суммарный показатель шического загрязнения рассчитывали согласно критериев оценки дологической обстановки территории для выявления зон чрезвычайной

720

Игр, M

3.5 нгр.

Plic.2 * ГраФ U К U СУММАРНОГО ИСПАРеНИЯ НА посевах люцерны при поливе сточной ("1) н пресной ьодой(2")

---Влажные годы; *-х среднее за 5года;

- среднезасяимивый год.

---среднезасуимивыи

год

Рис.3 Обеспеченность активного моя почвогрунтов влагой за счет расхода грунтовых вод в зону аэрации в зависимости от угь

гуации: 2с=Ка-к. .+Ксп-(п-1), где п - число определяемых элементов; Л - коэффициент концентрации 1 - го загрязняющего вещества, равный ггному от деления массовой доли 1 - го вещества в загрязненной и " фоновой чве" для тяжелых металлов.

В таблице 4. представлены данные, полученные по максимальным ачениям концентрации тяжелых металлов в почве.

Исследованиями обнаружено, что максимальные значения по основным таллам как в снежном покрове, так и в почвах приходятся на 15-20 км метку, а величина суммарного показателя химического загрязнения на иной территории превышает требования, предъявляемые к территориям, носящимся относительно удовлетворительной ситуации (2с = 16), Металлы йгрязнигели, составляющие ассоциацию в выбросах, 2п,Мп, РЬ, Сг,№, 1, характерны и для исследуемых объектов.

Наличие загрязнений на отметке 20 км и далее подтверждает выводы еных о том, что носителем основной массы тяжелых металлов в атмосфере ляются аэрозоли и время пребывания частиц размером до 1 мкм до 5 т, а наиболее мелкие остаются в атмосфере свыше 3-4 недель.

Реальное содержание тяжелых и редких металлов в растениях :следуемых территории сравнивалось с биологическими нормами

Таблица 4

Суммарные показатели химического загрязнения почв в зависимости уд аления от О ГПК

Указатели Си Ъп РЬ № Со Сг V Т1 Мо Мп

5 -10 км

С1, мг/кг 45 100 40 70 17 300 90 4500 2 800

СГ, мг/кг 25 56 43 40 20 600 100 7100 4 < 1210

Ка 1,8 1,8 0,9 1,75 0,85 0,5 0,9 0,63 0,5 0,66

гс=1,з

» .. ; 15-20 км

О, мг/кг 91 136 36 460 32 1840 272 6340 5 1380

С!-, мг/кг 25 56 43 40 20 600 100 7100 4' 1210

Ка 3,64 2,43 0,84 11,5 1,6 3,1 2,72 0,89 1,25 1,14

гс=19,1

30-35 км

мг/кг 40 100 20 300 20 2000 150 5000 4 1100

СГ, мг/кг 25 56 43 40 20 600 100 7100 4 1210

КсГ , 1,6 1,8 0,45 7,5 1 3,3 •1,5 0,7 1 0,9

2с-10,5 -

О - максимальное фактическое содержание элемента СГ - фоновая концентрация элемента

Госсагопидуправления (ГСЭУ) и фоновыми значениями по стране (табл.5).

Высокое содержание тяжелых металлов в почвах оказало влияние на их концентрации в растениях. Максимальное распространение загрязнений •также достигает 20 км отметки. Содержание цинка,никеля и кобальта превышает требования ГСЭУ, соответственно, в 1,2;3,7 и 1,4 раза. Фоновые значения превышены по хрому, ванадию и титану. Среди кормовых культур наибольшая аккумуляция металлов происходит в растениях люцерны при поливе сточными водами. Практически все культуры накапливают выше фоновых значении свинец, ванадий, тган, а интенсивное накопление цинка обнаружено в растениях люцерны, суданской травы и кукурузы.

Результаты исследований свидетельствуют о загрязнении и продовольственных культур (яровая пшеница, ячмень) цинком, никелем, свинцом, хромом, стронцием, ванадием и титаном в концентрациях, превышающих фоновые значения в несколько раз.

Зависимость валового содержания основных загрязняющих элементов (Си, Ъп, Рв, N1, Сг, Мо, Мп) в кормах от их концентрации в почве выражается коэффициентом корреляции равным 0,83.

7. Оценка общетоксического эффекта сточных вод на лабораторных

Таблица 5

Содержание наиболее распространенных металлов в кормах и ПДК, мг/кг

Место взятия проб Си 2п РЬ N1 Со Сг У ТЧ Мо Бг Мл Ре

В 5-10 км зоне

мин. 1,2 7,5 0,15 0,5 0,07 0,75 0,25 2 0,15 0 15 10

макс. 3,6 18 2,7 9,0 1,4 27 9 364 0,3 36 73 300

В 15-20 км зоне

мин. 2,5 13,6 0,5 0,5 0,07 0,14 0,1 1 0,08 0 14 15

макс. 7,5 60 1,6 11,2 0,25 1,4 0,4 5 1 7,5 40 350

В 30-35 км зоне

мин. 1,4 12,5 0,2 0,12 0 0,18 0,06 1,7 0,06 0 20 7,5

макс. 7,0 20 4,2 3,7 0,1 5 1,5 4 0,5 7,5 25 500

Требования ГСЭУ 30 50 5 3 1 0,5 2 2000 20С

Фон по стране 10 5 0,5 3 18 5 0,1 0,1 1,2 620 20С

этных. Работа выполнена на беспородных китайских хомячках. В рацион очных вводили неразбавленную сточную воду в двух экспозициях: 29 10 дней. Наблюдали особенности внешний изменений, отклонения в дении в процессе подкормки :и после прекращения подкормки, учитывали асгер летальности, произвели, панатомическую экспертизу после гибели отных. В первые две недели с начала эксперимента у животных . подался хороший аппетит, некоторая сонливость, повысилась густота стяного покрова; в следующие дци вплоть до летальности - дерматит :отка), возбудимре состояние, умеренная агресивность, поредение стяного покрова (взъерошенная шерсть). Подкормка водой прекращена 19-й день. Через 16 дней-зафиксирована гибедь первого животного. В ние недели погибает 75% особей. Смерть наступает внезапно, обычно в ент сна, сопровождается слизистыми кровяными выделениями из сятельной и ротовой полостей, слезотечением, птермией носа. Панатомическое вскрьпие показало наличие отека,: застойной гипермии :их, диффузной дистрофии почек, печени, миокарда. Летальность 100% животных наступила на 86-й день с начала кримента. В отдельных случаях гибель наступила в результате • икопиемии (предполагается изначальная локализация в печени, гнойный фодемит). Подсаживание шггактного самца к экспериментальным <ам не привело к результатам - самки оказались стерильными. Анализ "материнского эффекта" в меньшей экспозиции - 10 дней адрмки при той же дозе - подтверждают влияние компонентов стока на юдуктивную активность самок: гибель материнского организма - зачатого ;з 2,5 мес. после окончания подкормки - в момент родов. При вскрытии фуживаютея сформированные плоды без видимых патологий, количество гим плантации превышает количество нормально развитых плодов на • ед. В варианте - интактная самкагсокотеримснтальный самец - детеныши дались и развивались в период лактации без особенностей, в 1,5 . мес. >асте молодых особей изолировали от самки-производительницы, омство отличалось слабой иммунной защищенностью, повышенной этностью. Среди самцов встречались особи с замедленными темпами : итгия, мьпиечной и жировой дистрофией, с характерными для отравления елыми металлами дрожаниями конечностей, избыточной возбудимостью, говорит о наследуемых нарушениях ЦНС, этот же фенотип мсгеризовался нарушениями в липидном обмене - симптомы острого шления и гибель животного оказались возможными через 5 часов после ема пищи с оптимальной для контроля жирностью. 8. Оценка мутагенного эффекта сточных вод с использованием ■ робных. растительных и животных тест-объектов. В экспериментах эльзовали неразбавленные сточные воды ОГПК, известные как агенты, ывающие стимулирующий эффект у растительных организмов. Типичные морфо-физиологические изменения, наблюдаемые у растения оли: точка роста "заглушена", прекращен верхушечный рост побега, эткие междоузлия на стебле, листовые пластинки аномальной формы;.

абсолютное или частичное отсутствие пигментации, наличие некротически образовании - коричневые, бурые пятна - представленные в порядк убывания к молодым листочкам, поражение стебля; сильная пигментаци I настоящего листа при нормальном жилковании, III листа при учащени жилкования. Соматические мутации имели место в форме наследуемы изменений формы листовой пластинки и жилкования.

Активность митоза в зоне деления молодых корешков лука, пшениц! возрастает при проращивании в сточной воде О ГПК в среднем в 2,2 раза эффект сопровождается митотическими нарушениями типа К-митозо (полиплодия, аномальные метафазные пластинки, образование K-naf отсутствие нормальной локализации ядерного материала, задержк деспирализации телофазных хромосом и формировании ядрышек новообразованных клетках). Безусловно, стимулирующий агент, участв) ющий в увеличении митотической активности в корешках пшеницы, имее распространение во всем организме растения.

Морфоз на растениях пшеницы, можно описать следующим образом в норме колеоптиле развивается, используя питательные соединени эндосперма и в меньшей степени питается продуктами, поставляемым корешком; достигнув определенного развития, лист-колеоптиле раа ворач икается и позволяет первому настоящему листу высвободиться наруж} целостность ткани при этом не нарушается. Лист, развивающийся колеоптиле в меньшей степени развивается за счет питательных соединени семени и зависит от поступлений из развивающейся корневой системь: Первый лист, в силу активации митотических делений, внутри колеоптил достигает длины, превышающей объемы пространства, ограниченны колеоптиле, деформируется в спираль и через некоторое время возникае разрыв ткани колеоптиле в результате избыточного натяжения, лис высвобождается преждевременно, обнаруживается деформация листа механические повреждения.

Эксперимент на дрожжах-сахаромицетах позволил проследить з проявлением наследуемых клеточно-летальных изменений, возникающих результате действия сточных вод. Нестохастический наследуемый клеточне летальный эффект наблюдался у гаплоидного дикого типа, а стохастически - у диплоидного j - мутанта. Наследуемые клегочно-летальные эффект являются основой для развития патологических изменений в тканях расгени и животных.

Оценка действия сточных вод ОГПК, поступающих в ЕСР ("сток А"), тяжелой фракции со дна ЕСР ("сток-С") и солей Ni, Си, Zn ( отделы £ и в разных сочетаниях), входящих в состав сточных вод на рост и развита проростков пшеницы T.durum показала, что из предложенных сред наиболе токсичны для семян "сток-А" и "Си", которые вызывают гибель семян соответственно, на 28 и 24%; задержка разворачивания колеоптил наблюдается в вариантах "сгок-С", "Ni", "Zn". Никель способствует раннем; разворачиванию колеоптиле, но процесс затягивается из-за пассивносп развития первого настоящего листа.

Одна га форм реакции-морфозы. Замечено, что они, завершающиеся [белью проростка, характерны для варианта "Си", Морфоз "спираль" не вдуцируется вариантом "Ni". Основной источник подобного изменения -и, способствующий росту первого настоящего листа, и компонент, юкирующий разворачивание колеоптиле (подобное действию Zn).

Оценка действия сточных вод ОГПК и солей Ni, Cu, Zn на корешки lita А. Сера выявила, что корневая система растения способна впитывать )мпонешы среды в ограниченных количествах, поглощающая способность )рней зависит от соотношения концентрации компонентов; Си и Zn шлются антогонистами Ni; Си способствует уменьшению плотности ткани )рневой системы, усилению роста первого настоящего листа; Ni угнетает >рневую систему и приостанавливает развитие первого настоящего листа ш высоких концентрациях; сточные воды ОГПК содержат относительно '»авансированную концентрацию Си и Ni, но присутствие Zn усиливает £>фект избыточной концентрации Си или медь дефицитного состояния.

Исследоваше действия сточных вод и солей Ni, Cu, Sn на частоту,.,; )зшпсновения соматических мутации и рекомбинации у дрозофилы жазало, что набор компонентов содержащихся в сточных водах, даже в „ ределах ПДК, достаточен для возникновения явления соматического озаицизма, которое выражается в увеличении числа пятен на крыло за [ет одиночных пятен типа - fir. Соли Ni, Cu, Sn только в концентрациях эевышающих их в сточных водах в 100 раз и лишь в комплексе компонентов огут вызвать ощутимый эффект.

Сточные воды ОГПК и соли Ni, Cu, Sn индуцируют небольшое ышчество рецессивных сцепленных с полом летальных мутаций. Соли в эльшей степени определяют проявление данного эффекта.

Опенка влияния сточных вод и атмосферных выбросов на качество ипотноводческой продукции и на изменчивость морфо-физиологических биохимических свойств сельскохозяйственных животных. В опытных юяйствах были исследованы основные кормовые средства по схеме полного юанализа. Сено и силос, полученные при поливе сточными водами в :ловиях подсобного хозяйства ОГЗ по содержанию протеина, жира, БЭВ, нетчатки, кальция и фосфора не имеют существенных отличий от «алогичных кормовых средств, полученных в других хозяйствах ренбургского района. Токсикологические исследовашш, проведенные на роликах согласно методике Антоновой А.И. и Блиновой И.А., а также на «вариумных рыбках "гуппи" согласно рекомендации ВНИИ ветеринарной шитарии (1983) дали отрицательный результат по сену, зернофуражу и леной массе кукурузы. По органолегггическим свойствам молоко опытной >уппы ничем не отличается от молока контрольных животных, а по чистоте »ответствовало ГОСТ - 8218-56.

В молоке изучались, в динамике, такие показатели качества как ирность, COMO, кислотность, редуктазная проба. Изменения качества ) периодам года были в пределах требований ГОСТ.

Радиологическая характеристика, содержание тяжелых и редких

металлов в молоке, мясе, внутренних органах и костях было в пределах медико-биологических требований. Хотя отмечается несколько высокий радиологический фон и содержание Си, Zn, РЬ в молоке опытной группы по сравнению с контрольными животными.

' Отмечается хорошая зависимость (г=0,62) содержания металлов в кормах и мясе.

Нами были изучены динамика морфологического состава крови, количества гемоглобина в крови, скорости оседания эритроцитов, содержания белка и белковых фракций, холестерина, каротина, кальция и фосфора в сыворотке крови, а также резервной щелочности в крови. Все показатели находились в пределах физиологических норм и разница между группами по периодам наблюдений была недостоверной.

Исследования гисгосгрушуры тканей внутренних органов коров (печени, почек, поджелудочной железы, сердца) показали, что включение в рацион дойных коров грубых, сочных и зерновых кормов, полученного с ЗПО не привело к изменениям в тканевой структуре.

Результаты наших исследований свидетельствуют, что чем выше уровень развития организмов, тем слабее выражен токсический эффект сточных вод. Получение качественной растениеводческой и яшвотноводческой продукции доказывает, что почвы и растения являются естественными барьерами токсических веществ. ЗПО открывают одну из реальных возможностей эффективной утилизации сточных вод в целях уменьшения загрязнения водоемов и получения дополнительной продукции земледелия.

Примените метода биологической пробы при токсикологической оценке кормов, полученных с ЗПО, использование различных по уровнк организации объектов (микроорганизмы, растения, лабораторные животные] при исследовании общетоксической и мутагенной активности сточных во; позволяет дать объективную экологическую оценку изучаемому фактору i кратчайшие сроки и принять соответствующие меры по предотвращении кризисных ситуаций, экологических аварий и катастроф.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Мелиоративная оценка биологически очищенных сточных вод ОГП1

показала, что почти по всем показателям они не превышают нын

существующие допустимые концентрации, предъявляемые для орошени кормовых культур. Отрицательным качеством их является повышенно содержание сульфатов, натрия и хлора. Питательная ценность этих во незначительная.

В целом они пригодны для орошения кормовых культур и легкосуглинисгых черноземах при глубоком залегании грунтовых вод. Н тяжелосуглинистых почвах происходит осолонцевание верхнег однометрового слоя.

2. В результате 15 лешего орошения сточными водами наметилас тенденция к накоплению солей в верхних горизонтах почвы до 1 м сло> Вызывает опасения аккумуляция токсичных натриевых солей в виде Na(

Га2Б04, которые составляют 40,6% от общих запасов.

В целом общие запасы солей на участках люцерны и кукурузы не :вышают пороговую концентрацию.

; 3. Водный баланс зоны аэрации и грунтовых вод территории с близким залеганием положительный, что выражается в подъеме уровня грунтовых ( ежегодно на 0,3-0,5 м. Минерализация грунтовых вод возрастает на ¡ 0,25 г/л в год. На остальной территории земледельческих полей >шения положение уровня грунтовых вод и их минерализация практически изменились.

На территориях с близким залеганием грунтЬвых вод, которые тавляют около 5% общей площади ЗПО I и II очередей, поливы сточными 1ами загрязняют запасы грунтовых вод и открытые водоисточники Черная). Источником загрязнения водоисточников является и емкость юнного регулирования.

4. Поливы сточными водами не оказывают отрицательного влияния на гт и развитие люцерны и кукурузы, урожай по сравнению с неполивными эиантами повышается, соответственно, в 4,8 и 3,3 раза. Изучаемые * иьтуры проявляют индивидуальные особенности к поливу, выражающиеся неодинаковом накоплении протеина, микро и макроэлементов, ©логическая ценность протеина люцерны и кукурузы при поливе сточными дами несколько снижается, однако с учетом урожая сбор незаменимых, йнокислот с 1 га увеличивается у люцерны на 73, у кукурузы на 69%.

5. Основные металлы - загрязнители, составляющие ассоциацию в мосферных выбросах 2т\, Мп, Яг, РЬ, Сг, N1, Си характерны и для ежного покрова, почвы, растений и водоисточников, что дает основание итать ОГПК основным источником загрязнения окружающей среды в еделах исследуемых территории.

На уровне ПДК, выше фшювьк коййапрацга! обнаружено содержание почвах этих территорий Си, 2п и N1.

Радиусом распространен!« атмосферных выбросов ОГПК следует итать отметку'20 км, где обнУруйатается накопление в расгешшх тяжелых редких металлов, превышающее в несколько раз фоновые значения. ;обенно следует отметить загрязнение Металлами продовольственных льтур - пшеницы и ячменя.

6. Набор компонентов сточных вод ОГПК в имеющихся концентрациях сгаточен для индуцирования патологических нарушений в живых системах, та усиливают частоту морфо-^шзйологических аномалий, активность гготического делешм и вызывают соматические мутации в растительных ганизмах.

7. Сточные воды ОГПК содержат относительно сбалансировнную «центрацию меди и никеля, но дополнительные компоненты, подобные лям цинка, склонны усиливать эффект избыточной концентрации меди, наоборот, усиливать эффект медьдефицитного состояния, что является [митирутощим фактором по отношению к нормальной растительной ипуляции.

8. Сточные воды ОГПК индуцируют небольшое количество рецессивны сцепленных с голом легальных мутации, что связано с совместным действие! солей Си и Эп, мояшо предположить, что соли № в большей стелен обуславливают проявление данного эффекта. Превышение концентраци N1, Си и Бп в 100 раз вызывает возникновение соматических мутаций : рекомбинации у дрозофилы.

9. Растительные корма, полученные в зоне действия выбросов (н ЗПО) не оказали отрицательного влияния на клинические, биохимически и гематологические показатели коров, гистоструктуру тканей внутренни органов и качество продукции (молоко, мясо).

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

На основании проведенных многолетних исследований рекомендуем:

Выращивать на земледельческих полях орошения кормовые культурь в том числе люцерну, кукурузу. Режим орошения назначать с учетом величл инфильтрационных потерь при поливах 15 % на легких суглинках и 9-10' на тяжелосуглинистых почвах.

При близком залегании УГВ для качественной очистки сточных вод предотвращения загрязнения грунтовых вод применять дифференцированнь режим орошения, который заключается в снижении оросительной нормы среднезасушливые годы при Н=1 м на 64; Н=1,5 на 39; Н=2,5 м на 2. Н=3,5м на 16%. Во влажные годы эти величины, соответственно, равн 80, 60, 29, 19%. При поливе пресной водой необходимо ее уменьшать среднезасушливые годы в зависимости от глубины залегания грунтовь вод, соответственно, на 73, 47, 28 и 15%, а во влажные годы - на 93, 6 31 и 15%.

Стать количество натрия в сточных водах путем изменения технолоп нейтрализации жесткости воды в Каргалинской ТЭЦ тазоперерабатывающе комплекса.

Устранить недостаток кальция в сточных водах и почве путем внесем его с удобрениями в виде гипса, фосфогипса совместно с кальциев! селитрой.

Дня предотвращения дальнейшего ухудшения мелиоративного состоял территории с близким залеганием грунтовых вод необходимо строительст дренажной системы.

Пахотные земли вблизи ОГПК нецелесообразно засевать зерновы: культурами продовольственного назначения, отдавать предпочтен многолетним культурам, при возделывании которых использова существующие рекомендации по снижению подвижных форм тяжел! металлов в загрязненной почве.

Необходимость предупреждения неблагоприятных изменений соста и свойства почв в результате их промышленного загрязнения треб} организации службы почвенно-экологического мониторинга. Наблюден за состоянием почв и других компонентов экосистем должно осуществляй на основе комплексной программы, охватывающей основн]

нтролируемые показатели. Такого рода наблюдения позволяют дать гущие и долгосрочные прогнозы состояния экосистем в условиях разных интенсивности и качественному составу' техногенных воздействий.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1. Иоаниди И.П., Степанова М.Й., Калиев А.Ж. и др. Комплексные »мелиоративные исследования возделывания кормовых культур при ошеййг сточными водами ОГПЗ в условиях Оренбургской области. // чего НИР. Гос. регистр.'№ Б-668806, 1977, 184 с.

2. Степанова М.И., 1шшев Л.Ж,, Ким М.Ф. К опьггу освоения лледельческих полей орошения (ЗПО) /Сб. науч. работ Саратовского и •енбургского СХИ, вып. 120, 1978, с. 71-74.

3. Иоаниди И.П., Степанова М.И., Калиев А.Ж. и др. Комплексные юмелиоративные исследования при орошении кормовых культур при ошении сточными водами Оренбургского ГПЗ //Отчет о НИР. Гос. гистр- № Б-863522, 1978, 252 с. "

4. Иоаниди И.П., Степанова М.И., Калиев А.Ж. и др. Комплексные юмелиоративные исследовашш возделывания кормовых культур при зшении сточными водами в условиях Оренбургской области //Отчет НИР. с.регистрр. № Б-866347, 1979, 245 с.

5. Калиев А.Ж. Влияние поливов сточными водами на мелиоративное ггояние полей орошения. Инф. листок Оренбургского ЦНТИ, 1980, № 7.

6. Степанова М.И., Калиев А.Ж. Лизиметрические наблюдения на эшаемых землях. Инф. листок Оренбургского ЦНТИ, 1980, № 302.

7. Степанова М.И., Калиев А.Ж. Влияние поливов сточными водами «нбургского ГПЗ на мелиоративное состояние земель /Сб. науч. тр. ратовского СХИ, вып. 121, 1980, с 62-70.

8. Иоаниди И.П., Степанова М.И., Калиев А.Ж. и др. Комплексные;: юмелиоративные исследовашш возделывания кормовых культур при зшении сточными водами Оренбургского ГПЗ //Отчет о НИР.. Гос., , •истр. JV. Б-992150, 1980, 239 с.

9. Кузник И.А., Калиев А.Ж., Изучение влагопереноса в условиях шедельческих полей орошения. Инф. листок Оренбургского ЦНТИ, 1981,

17.

10. Губин Н.М., Калиев А.Ж. Использование регионального )климатического метода определения суммарного испарения и сроков тива в условиях ЗПО. / Сб. науч. тр. Саратовского СХИ, вып. 122, 81, с. 31-35.

11. Иоаниди И.П., Степанова М.И., Калиев А.Ж. Комплексные , юмелиоративные исследовашш возделывания кормовых культур при зшении сточными водами Оренбургского газоперерабатывающего лплекса //Отчет о НИР. Гос. регистр. N» Б-9021165, 1982, 372 с.

12.Калиев А.Ж., Кудашева A.B., Иващенко Л.П. Сточные воды и

производство кормов. /"Уральские нивы", Свердловск, 1982, 33-34 с.

13. Степанова М.И., Калиев А.Ж., Гамм Т.А. Водный баланс зою аэрации и грунтовых вод в условиях ЗПО. /Сб. науч. трудов Саратовског СХИ, 1983, с. 40-46.

14. Калиев А.Ж. Режим почвенной влаги в поле люцерны при полю сточными водами. Инф. листок Оренбургского ЦНТИ, 1984, № 164

15. Калиев А.Ж. Агробиологические исследования в условиях орошени сточными водами.- Оренбург, 1984, Дсп, в ВНИИТИ, 1984, № 2758

16. Калиев А.Ж. Режим почвенной влаги при орошении кукуруз! ВИР-42 сточными водами. Инф. листок Оренбургского ЦНТИ, 1984, J* 165

17. Калиев А.Ж. Оптимизация водного режима растений путе тензиометрических наблюдений. /Тезисы докладов VIII Всесоюзног симпозиума по водному режиму растений. АН СССР, изд. "ФАН", Ташке» 1984, с.34.

18. Калиев А.Ж., Мосиенко H.A. и др. Для орошения посевов в сгепно зоне. /"Земледелие", 1985, № И, с. 42-43.

19. Иоаниди И.П., Степанова М.И., Калиев А.Ж. Рекомендации л использованию сточных вод газоперерабатывающей промышленности дл орошения дождеванием кормовых культур в условиях Южного Урала. Оренбург, 1986, 31 с.

20. Калиев А.Ж., Губин Н.М. Влияние поливов сточными водами и мелиоративное состояние орошаемых земледельческих полей (на приме}: Оренбургского газоперерабатывающего комплекса). - В кн: Актуальны вопросы гигиены в с.-х. производстве. Изд.: Саратовского университет! 1987, с. 55-62.

21. Савоськина Р.П., Калиев А.Ж. Об интродукции декоративны древесных пород в Оренбуржье. /Тезисы докладов конференции по проблем генетики, селекции и интенсивных технологий в с/х производстве. Оренбур] 1987, с. 23-24.

22. Калиев А.Ж. Мелиоративное состояние полей орошени Оренбургского газоперерабатывающего комплекса. /Тезисы докладо межрегиональной конференции: Вопросы экологии в интенсивных система земледелия Порволжья. Саратов, 1990, с, 62-63.

23. Калиев А.Ж. Утилизация сточных вод на земледельческих поля орошения. Инф.листок Оренбургского ЦНТИ, 1991, № 6.

24. Калиев А.Ж. Использование сточных вод для полива. /"Уральски Нивы", Свердловск, 1991.

25. Калиев А.Ж., Ибрагимов Ф.Ф., Гарипова Р.Ф. Использовани охранной зоны Оренбургского газоперерабатывающего комплекса дл производства кормов. Инф.листок Оренбургского ЦНТИ, 1993, № 78.

26. Калиев А.Ж., Ибрагимов Ф.Ф., Ярцев Г.Ф., Гарипова Р.Ф Использование охранной зоны Оренбургского газоперерабатывающег комплекса для производства кормов //Отчет о НИР, Гос. регистр. JS 0293002109, 65 с.

27. Калиев А.Ж., Гарипова Р.Ф. Влияние атмосферных выбросов нбургского ГПК на почву и растения. Инф.лисгок Оренбургского ЦНТИ, 3, № 208.

28. Калиев А.Ж., Гарипова Р.Ф. Действие сточных вод Оренбургского ? на живые организмы. Инф.лисгок Оренбургского ЦНТИ, 1993, №

29. Калиев А.Ж., Гарипова Р.Ф. Способ оценки эффекта малых доз агена среды. Инф. листок Оренбургского ЦНТИ, 1993, № 280.

30. Калиев А.Ж., Гарипова Р.Ф. Действие сточных вод и солей никеля, и, цинка на корешки лука. Инф. листок Оренбургского ЦНТИ, 1995, 4.

31. Калиев А.Ж., Гарипова Р.Ф. Действие сточных вод и солей никеля, И, цинка на рост и развитие проростков пшеницы. Инф. листок знбургского ЦНТИ, 1995, № :.

32. Калиев А.Ж., Гарипова Р.Ф., Виталиев А.Б. Солевой режим южных »ноземов при длительном орошении сточными водами терерабатывающей промышленности. /Весшик НАН РК, Алматы, 1995,

33. Калиев А.Ж., Гарипова Р.Ф., Виталиев A.B. Влишше атмосферных >росов газоперерабатывающего комплекса на почву и растения. /Известия Н PK, Серия биологическая, Алматы, 1995, № 3.

34. Калиев А.Ж., Гарипова Р.Ф., Бигалиев А.Б. Оценка цетоксического действия и генотоксичности выбросов перерабатывающего комплекса в эксперименте. /Известия HAH PK, >ия биологическая, Алматы, 1995, № 3.

35. Калиев А.Ж., Гарипова Р.Ф. Способ оценки эффекта малых доз •агена среды. /Экология, Изд. РАН, Екатеринбург, 1995, № 5.

36. Калиев А.Ж. Оценка влияния длительного орошения сточными ами газоперерабатывающей промышленности на окружающую среду. / >логия, Изд. РАН* Екатеринбург, 1995, № 6.

I

3.