Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Исследование перераспределения потоков фосфора в водные объекты от животноводства

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

Автореферат диссертации по теме "Исследование перераспределения потоков фосфора в водные объекты от животноводства"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ОХРАНЕ ПРИРОД И РАЦИОНАЛЬНОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО ОХРАНЕ ВОД

Ка .правах рукописи КОПЛАН-ДИКС Валентина Анатольевна

УДК 556.535.8:62'8.394.12+574

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТОКОВ ФОСФОРА В ВОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ ОТ ЖИВОТНОВОДСТВА

II.00.Ц - Охрана окружающей среды и рациональное использование природах рзсурсов

I

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Ленинград - 1990

Работа выполнялась е Ленинградском центре по изучению и контролю за загрязнением природной среды Севзапгидромета и завершена в отдоле контроля атмосферы Всесоюзного научно-исследовательского института охраны природы и заповедного дела.

Научные руководители:

доктор технические наук В.В.ИВШЩЕВ

кандидат географических наук В. И. КУЗНЕЦОВ

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

доктор географических наук

профессор

Б.Ь.НЬКОС

кандидат географических наук Г.К.ПЛАТОНОВА -

Ленгипроводхоз Главнечернозеы-" мелиоводход НПО "Ле ¡мелиорация"

Зацита состоится- "М> 1990 г. в часов на за-

седании специализированного Совета K-099.0I.0I при Всесоюзном научно-исследовательском институте по охране вод.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всесоюзного научно-исследовательского института по охране вод.

Отзыеы на диссертацию и автореферат (в 2-х экз., заверенные гербовой печатью) просим присылать по адресу: 310688, г.Харьков, ул.Еакулина, 6, Специализированный Совет К-099.01.01.

Автореферат разослан Щ1 1990 Г.

Ученый секретарь специализированного Совета

к.г.-и.н., с.н.с. ^^/-^/рс^г-^"Т" Г.И.Каплин

ОЕШ ШЗДТЕРЛСТЖА РЛГОШ

Актуальность тоботн. Сущность проблош.в рамках которой проводилось иссчедование, заключается в том, что под воздействием антропогенных факторов слояир.нийся в природе биологически! круговорот вещества претерпевает радикальные изменения. Это прослеживается на перестройке круговоротов органического и биогенных веществ, следствием которой явилось перераспределение их потоков между различными природными сродагли. Быстрое развитие антропогенных процессов перераспределения органического и биогенных веществ из наземных экосистем в водные требует решения целого ряда задач по регулировании потоков биогенных веществ и, в первую очередь, фосфора - элемента, лимитирувщэго развитие антропогенного эвтро-фирования вод суш. Е условиях интенсификации и специализации сельскохозяйственного производства кивотнонодство стало основным поставщиком фосфора в водные объекта. 3 связи с этим изучение трансформации круговорота органического вещества, формируемого в животноводстве, выявление механизмов, приводящих к нарушению круговоротов, исследование перераспределения потоков фосфора в водные объекты от животноводства, научное обоснование и разработка критериев количественной оценки степени воздействия ииеотновод-'ческих хозяйств на водные объекты.и разработка рекомендация по снижению потоков фосфора и других биогенных элементов в воду алеет ванное природоохранное значение.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является установление закономерности изменения круговорота органического вещества в животноводстве за последнее столетие р связи с изменением технологий и изучение, современного состояния потоков фосфора в сложившихся круговоротах. В соответствии с поставленной целью реиались следующие осиоевыэ задачи:

- изучение влияния животноводческих хозяйств на изменение гид-рохшягееского $еы№ рек и динамику выноса фосфора речными водаш;

- разработка •количественнях показателей степени замкнутости круговорота органического вещестЕа, формирующег юя в животноводческих хозяйствах,и количественная оценка экологической эффектна ности различных технологий яшБОгноводства на основе принятых показателей;

- выделение основных типов' технологий в животноводстве, характерных для Северо-Западного региона Нечерноземной зоны РСЗСР, •

оценка экологической эффективности выделенных типов технологий,

- сравнение различных технологий е животноводстве и их типов на количественной основе с использованием показателей экологической эффективности;

- классификация животноводческих хозяйств по типам технологий;

- количественная оценка поступлений фосфора в Ладожское озеро от животноводческих хозяйств, расположенных в его собственном водосборе, и поступлений фосфора в еодныэ объекты от животноводческих хозяйств Ленинградской области в целом;

- определение ггутей снижения потоков фосфора от животноводства в водные объекты;

- обоснование и разработка основных принципов и практических рекомендаций по организации экологического контроля за воздействием животноводческих хозяйств на водяш объекты.

Научная новизна. В работе показана роль животноводства в современной эволюции круговорота фосфора и предложен новый подход к исследованию перераспределения потоков фосфора- б водные объекты от животноводства. Научно обоснованы и разработаны критерии количественной оценки степени воздействия животноводческих хозяйств на водные объекты.

Практическая ценность работы состоит в том, что разработан новый подход, который применим при решении ряда практических за- ' дач, с&язаняых с получением количественной оценки экологической эффективности различных технологий животноводства. При таком подходе представляется возможность, с одной сто;, они, сравнивать технологии животноводства и выбирать наиболее экологически эффективные, с другой стороны, производить региональные количественные оценки поступлений фосфора и других биогенных веществ в еодныэ объекты от животноводческих хозяйств, расположенных в водосборе озера, в целом по области, региону и т.д. Новый подход, ориентированный на балансовые оценки, может быть использован в практической дэятельности контролирующих и других служб органов Госкомприроды при организации контроля воздействия животноводческих хозяйств нр. водные объекты.

• Внедрение. Результаты диссертационной работы нашли практическое применение при выполнении плана НИР ГКНТ "Озера", Пост.ГКНТ Л 364 от 05.09.86, госрегистрация 01.86.0059951. Результаты исследования были использованы Ленгипроводхоэом при разработке "Схема ко!,плетеного использования к охраны водных ресурсов бассейна

р.Невы" (с прекенши! правилат охраны еод озер Ладохского, Онежского и Ильмань), договор & 114255, а тагс/.з при выполнении тем.': "Разработка конструкций мелиоративных систем для ЗЛО, обеспечивающих поЕКсзение степени очистки сточных под в 1,5-2,0 раза", № 01.87.0030538.'

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на научно-практической конференции "Проблеш охрани еод в бассейне Ладожского озера" (Ленинград, 1981), на научно-практической конференции "Проблемы и перспектива комплексного использования естественных отходов животноводческих производств" (Ленинград, 1985), на научном семинаре во Всесоюзном научно-исследовательском институте по охране вод (Харьков, 1989), на научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов Ленинградского сельскохозяйственного института (Пушкин, 1930).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Работа содзркит 203 страницы текста, 33 таблицы, 19 рисунков; список литературы включает 196 наименований, в том числе 61 зарубежных авторов.

СОДЕШНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрывается суть рассматриваемой диссертационной работы и показаны основные этапы выполненного исследования.

Глава I. В главе яа основании оценок, выполненных рядом исследователей на планетарном уроЕне.дан анализ перестройки круговорота углерода и фосфора и показана взаимосвязь эволюции круговоротов углерода и фосфора с изменениям в биосфере. Показано,что под влиянием целого ряда преобразовании, связанных с хозяйственной деятельностью человека, происходит перестройка круговорота углерода (&огнкХси>-1 1982; Горшков, 1954). Скорость Еыбросов углерода из ископаемого топлива оценивается в (5,3+0,1) млрд ТС/год, скорость накопления углерода в атмосфере оценивалась в 1930 г. в (3,0+0,2) млрд ТС/год (Феуг<м е.а ., 1964; Котку г е.а., 1985; • 1985). Поглощение углерода океаном по двум независимом оценкам составляет 5 и 10 млрд.ГС/год (Горшков В.Г., Коп- . лан-Дикс И.О., 1988). Поступления из лесов и почвы континентов оцениваются в 4 шгрд Т^/год.

Изменение естественного стационарного круговорота углерода привело к увеличению содержания СО2 в атмосфере, что связывается

с

с изменением климата за счет создания парникового эффекта (ССсськ^ е.л., 1382; Кондратьев, ДЮскалоико, 1534;боа'«., 1984). Приводятся оценки глобального изменения содоржания углерода в наземной биоте к почве (Ксиукксп. , 1386). Б условиях нашей страны за 100 лет потери гумуса черноземов составили 17-С9 ^ (в среднем 1/3) от исходных запасов (Ковда, 1983;, Чесняк и др., 1963).

Под действием антропогенных факторов происходит изменение потоков и других биогенных элементов, входящих в состав органического вещества. Исследования планетарных потоков фосфора показывают, что в XX веко произошли радикальные изменения в антропогенном круговороте фосфора (Коплан-Дккс И.С., Назаров Г.В. и др., 1085). Если к началу XX века антропогенный шнос фосфора в воду оценивался в 1,2 млн. Т/год, то в 1980 г. планетарные антропогенные потоки фосфора в воду составили 10,9 млн.Т.

Степень замснутости антропогенного круговорота фосфора за период с 1300 по 1980 гг. снизилась от 80 5» до 39 % (Эволюция 1фугоЕорота фосфора и эвтрофирование природных вод, 1988). Следствием увеличения скорости поступления биогенньэс веществ в гидросферу является эвтрофирование вод суши, уровень трофии которых к 1980 г. на 80 % определялся поступлением биогенных веществ антропогенного происхождения (Коплан-Дикс И.С., Алексеев В.Л.,13653. Если в конце прошлого века были известны лишь локальные проявления процесса антропогенного ЭЕтрофирования, то в настоящее время он стал всеобщим, охватив 90 % всех озер игра (Петрова и др., 1987). Установлена доминирующая роль фосфора в формировании процесса антропогенного ЭЕтрофирования (¿ЪУхагЛ^с^с , 1968;' ЯиС-\itUi, 1938; ЪсИециГгиих. , 1980; Шилькрот, 1979, 1981), что и побудило сосредоточить внимание на этом элементе в ходе всего исследования.

В этой жз главе рассмотрена сущность процессов, происходящих в водных экосистемах при переходе их в стадию антропогенного ЭЕТрофирования. При этом показано, что для антропогенного эвтро-фкрования характерны большие скорости процесса, которые на 2-3 порядка выеэ, чем для процессов эвтрофирования, происходящих в естественных природных условиях (Горункитис, 1975; Антропогенное воздействие на малые озера, 1980).

В водных системах, подЕеркенннх процессу антропогенного эв-■ тро^ирования,отмечается рост продуктивности водных сообществ и отставание деструкционных процессов от щэодуционных, что

отрицательно сназыг.аотся на разлитии л одних экосистем (Россо-лкмо Л.Л., 1964; Алзкин O.A., Дрсбкова Б.Г., Коплан-Дикс И.О., 1985). Отмечается перестройка видового состава ихтиоценоза (Лос-ненко, Абрисов, 1973; iiaicoB, 1974; Россолшо, 1977), в результате которой ухудшается видовой состав рнб. В сообществе фитопланктона происходят изменения, которые часто сводятся к вытеснению ди-' атомовых Еодорослей сине-зелеными. Бурное развитие сине-зеленых водорослей, которое называют обычно "цветением вода", приводит к резкому ухудшению качества вода и токсическим эффектам. Следствием этого являются кассовые отравления животных и заболевания людей. Болезнь получила целый ряд названий, гэйская болезнь, юксов-ская болезнь, сартланская болезнь, алиментарный миозит (Ласкин, 1939, 1943; Гольдберг, 1953; Хконин, 1949; Винбэрг, 1954).

Рассмотрение сложного хозяйственного механизма, предопределившего антропогенную перестройку планетарного антропогенногъ круговорота фосфора, показывает, что происходит смена приоритетов в формировании фосфорной нагрузки.на водные объекты. Общая тенденция состоит в переходе от преобладающей роли земледелия в начале XX в. к увеличению роли животноводческих сточных вод, доля которых в общих антропогенншс планетарных потоках фосфора увеличилась от 6 % в начале века до 34 % к i960 г. Животноводство с i960 г. начинает обеспечивать максимальные поступления фосфора в воды суши по сравнению с другими источниками (Коплан-Дикс И.О., Назаров Г.В. а др., 1985).

Анализ антропогенной перестрожи региональных потоков фосфора показывает, что за пять Беков изменился вклад поступлений фосфора от животноводства и о коммунально-бытовыми сточными водами, увеличившись с 3 % в ХУ в. до 23 % в XX в. (Эволюция круговорота фосфора и эвтрофирование природных вод, 1988). За это ке врегл значительно снизился показатель полноты круговорота, который составлял 98 % в ХУ-ХУ1 вв. и упал до 68 % в 70-е годы XX в. Потери фосфора в воду на животноводческих фермах в предыдущие вока составляли 1-3 %, в 70-х годах XX в. они увеличились до 15 %.

Исходя из этого, исследование перераспределения потоков фос-. фора в водные объекты от гвдотяоводства представлялось на ypotje 80-х годов актуальным в условиях дальнейшего развития яроцесоов интенсификации и специализации в сельскохозяйственном произвел-', отве.

ÜMIäJx* В главе заряду с изложением цели и задач исследова-у

няя рассмотрен порядок получения исходных данных, согласно которому в районах действия животноводческих хозяйств предусматривались натурные наблюдения на водотоках. При этом один из створов (верхний) выбирался таим образом, чтобы отражать фоновые для обследуемого животноводческого хозяйства показатели качества поверхностных вод. Второй створ (никний) выбирался так, чтобы учесть не только влияние территории ферш, комплекса с сооружениями очистки и хранения образующихся отходов, но и систему сооружений, на которых отхода животноводства утилизируются (земледельческие поля.орошения, скользящие поля запахивания и т.д.). При необходимости между фоновым и нижним створами назначались промежуточные створы наблюдений.

Для правильной организации натурных наблюдений, связанных с отбором проб воды на химический анализ, езжным этапом является изучение технологии удаления, хранения, переработки и утилизации навозосодаржащих сточных вод, так как в процессе ознакомления с технологией животноводства представляется возможность выявить пути попадания навозосодержащпх сточных вод в водотоки. В программу гидрохимических исследований входило определение в пробах воды водородного показателя (рН), содержания растворенного кислорода (О2). биохимического потребления кислорода (ШК5), минерального, -органического и валового фосфора (Р1П1Н. Р0рГ. Р.Еал) > азота аумонийного нитратного и нитритного ( У - Щ ; N'N03% IV-МО г), а также компонентов.солевого состава (К', PJq.ii др.). Общее количество элементоопределений превысило 7000 единиц.

Одновременно с отбором проб еодц на хишгёеский анализ шпол-' нялись-гидрологические работы, включавшие в себя наблюдения за температурой, уровнем и измерением расходов на гидростЕорах, совпадающих с основными гидрохимическими створами наблюдений.

В период с 1980 по 1989 гг. обследовано 17 типичных хозяйств Ленинградской области. Б качестве основного объекта исследований был Еыбран свинооткормочный комплекс "Спутник", который является одним из крупных не только в Ленинградской области, но и в стране. 'Выбор, комплекса "Спутник" был обусловлен и тем, что в этом ' районе представлялась возможность получить данные, характеризую-. щае состояние качества вод рек до пуска комплекса в строй. Немаловажным фактором при выборе основного' объекта исследований являлось к-то, что комплекс расположен в II км от устья р.Морье.впа-давцэй в Ладожское озеро.

Регулярные наблюдения за качеством вод рек, дренирующих район действия свинооткормочного комплекса "Спутник" - основного объекта исслодопагай, . начатые до пуска его в строй, позволили выявить сущность происходящих преобразований качества вод. Под влиянием комплекса отмечено существенное ухудшение гидрохимического режима р.Морье и канала Соколье, являвшихся приемниками дренажных вод, сбрасываемых с массивов ЗПО. При этом е воде р. Морьо и канала Соколье заметно снизилось (на 2, 0 от и более) содержание растворенного кислорода, в среднем в 2 раза'увеличились значения БПК^. Среднегодовые концентрации соединений азота аммонийного, нитратного и нитратного возросли в 1,5-6 раз. 3 отдельных случаях содержание азота нитригного в 10 и более раз превышало значения концентраций, соответствовавшие фоновому состоянию ,. вод для данного района. Содержание минерального и валового фосфора в 6-Ь раз превышало концентрации, наблюдаемые до пуска комплекса в строй.

Результаты обследований районов действия целого ряда других животноводческих хозяйств Ленинградской области также показали, что под влиянием навозосодержащих сточных вод, попадающих в поверхностные еодотоки на разных стадиях технологического цикла по переработке и их утилизации происходит существенное ухудшение гидрохимического режима. В нижних створах рек содержание растворенного кислорода снижалось на 2,0-2,6 кг °/л, в 1,3-5 раз увеличивались значения БЕК^. В 50 % проб содержание аммонийного азота в воде нижних створов увеличивалось в 4-23 фаз,нитратного азота в 4-50 раз. Таким образом, можно сделать вывод о том, что под влиянием животноводства формируется качественно новый гидрохимический режим, который характеризуется наличием общей тенденции к снижению содержания растворенного кислорода, увеличению значений БПКд и формированию качественно ноеого режима биогенных элементов, отличающегося высоким уровнем концентраций, в 2,5-14 раз превосходящих природные величины, а также широким диапазоном их колебаний.

Особенностью сезонных изменений содержания фосфора в воде. нижних створов рек является' наличие в большинстве случаев двух , максимумов его содержания, приходяпщхся на зимние месяцы и пери-"' од, предшествующий началу весеннего половодья (февраль-март), и; ' летом (июнь-июль), т.е. в кежеякые периоды, характеризувдгеся '' •низкой водностью рок.

Под влиянием орошения ЗПО сточными водами в условиях ослабления или отсутствия вегетации растений (август-октябрь) сезонные изменения содержания фосфора в реках преобретают новые характерные черты, состояние в том, что отмечается резкий рост концентрации фосфора в этот период.

Установление связи изменения сезонной динамики содержания фосфора в воде рек о нарушением эксплуатации ЗПО позволило уже в КЬ4 г. дать соответствующие практические рекомендации службам мелиорации и охраны природной среды комплекса "Спутник", а также проектшк организациям ЦенгипроЕОдхоз и др.) с целью учета результатов фактических наблюдении при отладке рекима эксплуатации ЗПО.

Исследование динамики внноса фосфора речнш.'л водам показывает, _ что под плиянием глвотноводства вынос фосфора увеличивается в 1,5-10 раз по сравнению с фоном. Наряду с неравномерностью Енутрпгодового хода среднемесячных концентраций фосфора, установлена неравномерность из.менения. выноса фосфора речным! водами ло месяца1.':, связанная, с одной стороны, с различными технологиями животноводства, с .друтои стороны, с нарушениями эксплуатации (полив ЗПО в период ослабления или отсутствия вегетации растений)1. Так, в условиях продолжающихся е осеннии период поливов ЗПО вынос фосфора речным водами только за два осенних месяца (1Х-Х) в 2 раза превышал вынос, наблюдаемый в весеннее половодье, и в 17 раз - за весь период вегетации растений (У1-УШ месяцы).

Анализ соотношения сезонных изменений концентраций фосфора .в Еоде рек и шноса фосфора речными водами показывает, что возрастание выноса фосфора весной проирходит на фоне резкого снижения, а в отдельных случаях, при минимальных концентрациях фосфора, осенью - при одновременном росте концентраций. Так, при мак-склальных концентрациях фосфора в воде рек, зафиксированных в период летней межени, вынос фосфора речныш Бодаки был в 10-30 раз меньше, чем в период весеннего половодья, характеризующегося мак-екмалыши! значения шноса фосфора речными водами при ыинималь-нш! ели низких его концентрациях. Это еще раз подчеркивает оправданность перехода к количественным оценкам экологической эффек- • тивности работы хжвотноЕОДческих хозяйств с использованием балансового подхода.

Гла^а 3. содержит оценки экологической эффективности технологий швотноюдства и их типов. Результаты натурных наблюдений,

вклычащих оценку выноса фосфора в водные объекты от животноводческих хозяйств, анализ маториалов бухгалтерского учета по выходу и перераспределении отходов ииботноеодствэ в процессе утилизации позволили выполнить по обслепованним животноводческим хозяйствам 150 балансовых оценок и рассчитать показатели П, у, Д^ и на основе их получить количественную оценку экологической эффективности различных технологий кивотноеодстеэ. ото дало возмохность сравнивать хозяйства по степени экологической эффективности их работа. Однако, для составления прогноза возможных воздействий объектов животноводства на природную среду и других обобщенных расчетов возникла необходимость перейти от количественных показателей замкнутости технологических циклов по отдельным ¿швотновод-ческим хозяйства!.' к более крупным категория.!. Такой категорией в зсивотнвЕОДстЕО являются тшш технологий, которыэ объединяют отдельные швотноЕОДческие хозяйства я группы по технологически.! принципам содержания скота, удаления и переработки образующихся отходов н их утилизации в сельскохозяйственном производстве.

Совместно с Научно-исследоЕательским и проектно-технологиче-ским институтом электрификации и механизации сельского хозяйства (НИДТШЭСХ) проведена типизация животноводческих хозяйств, сосредоточенных в 204 совхозах Ленинградской области по технологиям. Шло выделено II типов технологий животноводства, 9 из которых получили оценку экологической эффективности на основе выполненных в период с 1980 по 1989 гг. обследований типичных животноводче- • ских хозяйств Ленинградской области (табл.1).

Анализ средних данных, характеризующих экологическую эффективность различных технологий яивотноводства, показывает, что в Ленинградской области в сельскохозяйственное производство возвращается 35-60 Я,В среднем 49 %, образувщихся отходов лсивотновод-стга. Остальное количество 40-65 %,в среднем 51 теряется из аграрного круговорота, создавая тем самым серьезную потенциальную опасность загрязнения и обогащения вод биогенными элементами. Полученные данныэ показывает, что удельные потери фосфора в воду рек оцениваются для различных технологий от 2 до 46 % от общих потоков, формирующихся в животноводческих хозяйствах. Средние . удельные потери фосфора в воду составляют порядка 30 % от общих потоков.

Глава, 4. В этой главе приведены региональные оценки поступлений фосфора в водные объекты от хиЕОтноводческих хозяйств, рас-

Таблица I

Экологическая эффективность технологий животноводства

Л

техно-ло-гии

Краткая характеристика технологии

Процент утилизации отходов в с/х производстве

"у"

Процент потерь отходов из с/х производства "П"

Процент потерь фосфора в вода-рек

"П.

Е.

КРС

1. йермы и комплексы с подстилочным содержанием скота

2. Комплексы по откорму КРС с гидравлической системой удаления навоза

3. Комплексы и фетиш по производству молока с гмдравличе-ской системой удаления навоза .

4. Комплексы КРС с механическим удалением навоза и полным компостированием с торфом

Свиньи

5. Свинофермы с подстилочным содержанием : .скота

Свинооткормочные комплексы не имеющие сооружений биологической очистки (недостаток площадей земельных угодий)

40

59

60

41

39

17

Технология не оценивалась

Технология не оценивалась

54

35

7. Свинооткормочные комплексы с сооружениями биологической очистки (недостаток площадей земельных угодий) 55

Ь. Свинооткормочные комплексы с сооружениями биологической очистки. Имеются ЗПО. 53

Птица

9. Содержание кур меточное. )1вдкш1 помог1 компостируется с торфом. 60

10. Содержание кур и удаление помета то ы.е, ио культура производства хуже, имеется недостаток торфа для ксмаостарованш 40

11. Содержание кур напольное 90

46

65

45

47

40

60 10

37

4в

38

15

12

30

г

полаженных в собственном водосборе Ладожского озера л в целом на территории Ленинградской области, которыэ выполнены (5 использованием средних данных количественных оценок экологической эффективности различных технологий зиюотносодства. Оценки показали, что хгрй существующих технологиях зшвотноводстЕа в Ладокское озеро поступает около 1,5 тыс.тонн фосфора в год. При сохранившейся тенденции развития животноводства с использованием сущзствующих технологий, поступление фосфора в Ладонское езеро возрастет примерно на 10 что при определенных условиях 1ло:;сзт привести к дополнительному новообразованию органического вещества и будет способствовать усилению процессов его антропогенного эвтрофирования.

• Таблица 2

Поступление фосфора в Ладожское озеро от животноводческих хозяйств, расположенных в его собственном водосборе

Специализация _Поступление фосфора в воду, тонн/год

хозяйств 1980 1985 1990 1995 2000

Комплексы 126 224 300 314 320

КРС

Форш 728 691 693 725 739-

Комплексы 19 ' 31 77 79 83

Свиньи

Фермы ' 194 191 206 . 212 223

Птицефабрики 192 209 210 229 258

Всего от всех кате-

горий хозяйств 1259 1346 1486 1559 1621

Оценка поступлений фосфора в водные объекты от животноводческих 'хозяйств Ленинградской области показывает, что в настоящее время потоки фосфора в воду составляют 3834 тонн в год и к 2000 году они могут возрасти на 13 % и превысить 4300 тонн в год.

Сопоставление Ленинградской области с другими областям Нечерноземной зоны РСОСР дало возможность выявить механизмы, способствующие возникновению больших потерь органического вещества,формируемого в животноводстве. Исследования показали, что определилась существенная неравномерность производства и потребления органического вещества в различных зонах, областях этих зон и адаи-нистративных районах, связанная с концентрацией современных крупных КИЕОТНОЕОДЧеСКИХ хозяйств. Еокруг промышленных центров.

На региональном .уровне отмечается несоответствие распределения поголовья скота площадям сельскохозяйственных угодий, в результате чего потери органического вещоства из аграрного круговорота предопределены отсутствием достаточных для полной утилизации отходов животноводства сельскохозяйственных площадей.

Одной из причин, также способствующей снижению уровня использования органических удобрений в сельскохозяйственном производстве, являлось экономическое стимулирование использования в земледелии в качестве органических удобрений торфа, а не отходов животноводства. Хозяйства получали большие дотации от. государства яри использовании в качестве органических удобрений торфопро-дукшш (ТМЛ.У, ТМУ). Изменение'структуры органических удобрений привело к спикенею их удобрительной ценности и косвенно повлияло на поступление питательных есщэств в водные объекты, так как общий прирост органических удобрений в большей мере обеспечивался интенсификацией добычи торра, чем использованием формируемого в животноводстве органического вещества.

В результате действия перечисленных выше механизмов сложи--лось положение, при котором необходимые сельскому хозяйству биогенные вещества все в меньшей степени используются повторно в составе органических удобрений и все в большей степени проникают в водные объекты. Так, в середине 80-х годов в Нечерноземной зоне РС'ЮР средние потери органического вещества' составили 49 % от обших потоков, формирующихся в животноводстве, 15 Ленинградской' области -51%.

В настоящее время очевидно,.что необходимо регулирование потоков органического и биогенных веществ с.целью уменьшения потерь из круговорота и сниженет поступлений в воду.

В целях прогнозирования поступлений фосфора в Ладожское озеро в результате развития хозяйственной деятельности в его собст-■ воином водосборе по нескольким вариантам в 1984 г. была разрабо- . тана алгоритмическая потоковая модель движения фосфора на водосборе Ладожского озера с использованием результатов исследований влияния животноводства на перераспределение потоков фосфора в водаыа объекты. В настоящей работе рассмотрен блок "Животноводство", з котором проанализированы возможные региональные поступления фосфора в Ладожское озеро при различных вариантах развития »ив'лноюдства. Результаты модельных расчетов показали, что при существующих технологиях развития ашеотповодствз будет происхо-

дить дальнейший рост потоков фосфора в Еоду. В то же самое время они должны быть снижена в ближайшее Еромя примерно на I тыс.тонн в год. Такого снижения не произойдет и при ориентации на животноводческие хозяйства, имеющие наиболее высокие показатели экологической эффективности в существующих типах технологий. Только при использовании в животноводстве технологий с более низкими удельными потерями, находящимися для различных типов технологий в пределах от 2 до 12 %,потоки фосфора в Ладожское озеро могут быть снижены к 2000 году до установленной нормы.

Результаты наблюдений, полученные в процессе исследований, позволили разработать комплекс рекомендаций по снижению поступлений фосфора в водные объекты от животноводства.

Необходимый материал для решения этой задачи может быть получен при организации экологического контроля за работой животноводческих хозяйств с использованием балансовых оценок.

Глава 5. В главе дан анализ состояния учета потоков биогенных веществ, поступающих в водные объекты от животноводства. Анализ существующей отчетности сельскохозяйственных предприятий по форме № 2 - ТЛ (водхоз) доказывает, что в ней находят отражение количественные показатели водопотребления и водоотведения. Однако сведения по учету сбросов загрязняющих веществ в водные объекты показаны не полностью и отражают только сброс загрязняющие веществ, содержащихся в-хозяйственно-бытоЕЫх сточных водах и части отходов животноводства, переработка которых происходит на сооружениях биологической очистки. Так, по данным натурных наблюдений поступление фосфора в водные объекты от животноводческих хозяйств Ленинградской области оценивается в 3824 тонн/год. По данным материалов статотчетности по форме № 2-ТП (водхоз) в 1389 г. в 220 водных объектов Ленинградской области от 204 совхозов было сброшено 53,2 тонн фосфора. Сопоставление приведенных данных показывает, что в форме статотчетности 2-ТП (водхоз) отражено менее 2 % всех объемов поступлений фосфора в водные объекты от животноводства.

В этой связи для улучшения отчетности сельскохозяйственных, предприятий перед службами охраны природы следует рекомендовать в экологическом паспорте, наряду с другими, содержащимся в нем сведениями, представлять балансовую схему потоков веществ, форгли-рующихся з животноводческих хозяйствах,с указанием их перераспределения в процессе утилизации отходов животноводства в сельсхохо-

зяйственном производстве. При этом яахио отразить не только механизм перераспределения потоков веществ на разных стадиях технологического, процесса, но и указать количественные характеристики этих потоков.

Существующие методы контроля, ориентированные на санитарно-гигиеническое нормирование и экспертные оценки, не позволяют получить количественных оценок степени воздействия объектов 7.;авот-ноЕОДстга на водные объекты. Они должны быть дополнены и развиты с учетом балансового подхода, дающего возможность получать полную информации о количественном перераспределении потоков органического и биогенных вотестЕ и их удельных потерях из животноводческих хозяйств в водные объекты. Используя такой подход, представляется, что разрабатываемым метод должен бить ориентирован на контроль состояния круговоротов органического и биогенных Еещэств, формирующихся в хозяйствах,и количественную оценку составляющей круговорота, определяющей потери в родные объекты.

Экологический контроль за воздействием животноводческих хозяйств на водные объекты включает в себя 3 этапа.

1. Подготовка банка исходных данных, включающего,наряду с общими сведениями об объектах животноводства, банк технологий.

2. Испекционныэ обследования районов действия животноводческих хозяйств, при которых важное место долмш занять натурные наблюдения на водотоках, позволяющие получать.фактический материал.

3. Получение количественной оценки степени воздействия животноводчески хозяйств на водные объекты.

В этой Ее главе дани практические рекомендации по организации контроля на примере комплекса "Спутник".

О заключении перечислены основные результаты диссертации, которые сгодятся к следующему.

1. Установлена закономерность изменения круговорота органического вещества в животноводстве за последнее столетие в саязи с изменением технологий и показано современное состояние потоков фосфора в слолшешихся круговоротах. Выявлено, что потери фосфора^ современных животноводческих хозянст!» возросли от 1-3 % в прошлое столетие в среднем до 30 % к середине 60-х годов.

2. Изучены тенденции изменения качества природных еод и вы-• носа фосфора речными Еодачи под влия.шем животноводческих хозяйств и показана связь происходящих изменений с нарушениями

эксплуатации технологий тизотногодства.

3. Рассмотрены хозяйственные механизмы, которые привели к нарушению круговоротов органического и биогенных веществ в жк- ' вотноводствэ

4. Проведена типизация животноводческих хозяйств по технологиям и дана оценки экологической эффективности отдельных технологий и их типов. ■ ..

5. Выполнена количественная оценка поступлений фосфора в Ладожское озеро и другие водные объекты региона от животноводческих хозяйств, расположенных в собственном водосборе озера и в целом на территории Ленинградской области.

6. Разработаны практические рекомендации по снижению поступлений фосфора и других биогенных элементов в водные объекты от животноводства.

7. Разработаны рекомендации по организации контроля за воздействием ;хивотноводческих хозяйств на водные объекты с использованием балансовых оценок.

Основное содержание работы опубликовано в следующих работах.

1. Атрашзнок В.П., Казначев Е.П., Коплан-Дикс В.А. О влиянии мелиорации на сток Малых вод. Сб.научн.тр. Проблемы мелиорации и охрана окружающей среды Нечерноземной зоны РСиСР, Ленгипроводход, 1983, 138 с.

2. Коплан-Дяио З.А. Организация исследований по изучению влияния киЕОтноводческих комплексов'на природную среду. Информационное письмо :г< 12 (165), ФОЛ СЗУГКС, 1984, 23 с.23.

3. Коплан-Дккс В.А. Рекомендации по снижению поступления фосфора и других загрязняющих Еецеств от животноводства в природные воды. Информационное письмо, 3 (171),й(Ш 1 СЗУГКС, 1985, о.18.

4. Коплан-Дикс В.А., Кузнецов В.И. Использование балансов-то метода для оценки степени влияния животноводческих комплексов на изменение качества поверхностных вод. Научно-информационный бюллетень "Проблемы окружающей среды и природных ресурсов", >5 23 (53-54), М., 1986. с.118.

5. Коплан-Дикс В.А. Организация наблюденгЗ за изменением природной среды в районах действия .животноводческих комплексов, ферм и птицефабрик. Сб.научн.тр. "Вопросы охраны природы при мелибративном строительстве", Ленгипроводхоз, 1987, о.103.

6. Коплан-Дикс В.А. Влияние развивающегося животноводства

на состояние водных объектов. Сб.работ Лен.Гидрометцентра, 1989, шп.4 (17), с. 128.

, 7. Коллан-Дахс В.А., Макарова И.В. Влияние животноводства я птицеводства на формирование режима биогенных веществ, в поверхностных водах. Сб.работ Лен.Гидрометцентра, 1990, вып.5 (18).

8. Коплак-Дшсс В.А., Кузнецов В.И. Приоритетные направления при экологическом нормировании поступления фосфора в природные вода, обусловленных развитием животноводства и птицеводства. Сб. научн.тр. Ленгипроводхоза, 1990.

9. Коплан-Дикс В.А., ¡Кузнецов В.И. Пути экологического нормирования воздействия животноводческих хозяйств на гидросферу. Тезисы докладов Всесоюзн.конф. "Методология экологического нормирования", Харьков, IS90, C.IG3-IG5.

Ртп.ГГ0.28.09.90.3ак.527Л.100.Беоплатно.