Изменение компонентов природной среды в природно-технической системе Оренбургского газохимического комплекса Текст научной статьи по специальности «Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук»

Научная статья на тему 'Изменение компонентов природной среды в природно-технической системе Оренбургского газохимического комплекса' по специальности 'Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук' Читать статью
Pdf скачать pdf Quote цитировать Review рецензии ВАКAGRIS
Авторы
Коды
  • ГРНТИ: 43 — Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук
  • УДK: 5
  • Указанные автором: УДК:504.5:631.4:628.3:622.324(470.56)

Статистика по статье
  • 24
    читатели
  • 8
    скачивания
  • 0
    в избранном
  • 0
    соц.сети

Ключевые слова
  • ПТС (ПРИРОДНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА)
  • ЗПО (ЗЕМЛЕДЕЛЬЧЕСКИЕ ПОЛЯ ОРОШЕНИЯ)
  • ВОДНО-ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ
  • NATURAL-TECHNICAL SYSTEM
  • IRRIGATED FARM LANDS
  • WATER-PHYSICAL SOIL PROPERTIES

Аннотация
научной статьи
по общим и комплексным проблемам естественных и точных наук, автор научной работы — КЛУНОВ АНАТОЛИЙ ГЕННАДЬЕВИЧ, ГАММ ТАМАРА АЛЕКСЕЕВНА

Исследования связаны с тем, что для утилизации сточных вод ОГХК используется почвенный метод очистки на земледельческих полях орошения (ЗПО). ЗПО является частью природно-технической системы (ПТС) Оренбургского газохимического комплекса (ОГХК), которая оказывает существенное влияние на водно-физические свойства почв, растительность, поверхностные воды. Результаты сравнительного анализа позволили выявить ухудшение водно-физических свойств почвы, аккумуляцию загрязняющих веществ в водах р. Чёрной и превышение ПДК по меди и цинку в урожае сорго, выращиваемом на ЗПО. Общее состояние природных компонентов в районе ЗПО требует проведения ряда природоохранных мероприятий и внедрения элементов химической и агробиологической рекультивации. Рекомендовано заменить обычный сброс на прерывистое дождевание; ликвидировать запруду в среднем течении р. Чёрной; вносить на ЗПО навоз и суперфосфат; чередовать глубокую отвальную вспашку с плоскорезной обработкой; возвратить в севооборот люцерну и кукурузу; использовать часть урожая в качестве сидератов; проводить гипсование почв.

Abstract 2016 year, author — KLUNOV ANATOLIY GENNADIEVICH, GAMM TAMARA ALEKSEEVNA

The studies are concerned with the problem of the today used method of the Orenburg Gas-Chemical Complex waste-waters disposal on the irrigated farm fields. The IFF (irrigated farm fields) are part of the natural-technical system (NIS) of the Orenburg Gas-Chemical Complex, which has a significant impact on water-physical properties of soils, vegetation and surface waters. The results of the comparative analysis revealed the deterioration of the water-physical properties of soils, considerable accumulation of pollutants in the Chernaya river waters and the exceeding maximum permissible concentrations of copper and zinc in the sorghum crop grown on the irrigated farm lands. The general condition of the natural components in the area of the IFF requires a series of environmental measures to be undertaken and certain elements of chemical and agro-biological recultivation to be carried out. It is recommended to replace the normal water discharge with intermittent irrigation; to eliminate the dam in the middle reaches of the Chernaya river; to apply manure and superphosphate on the fields; to alternate deep moldboard plowing with flat plowing up; to include alfalfa and corn into the crop rotation system; to use part of the crop as green manure and to use gypsum soil treatment.

Научная статья по специальности "Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук" из научного журнала "Известия Оренбургского государственного аграрного университета", КЛУНОВ АНАТОЛИЙ ГЕННАДЬЕВИЧ, ГАММ ТАМАРА АЛЕКСЕЕВНА

 
Рецензии [0]

Похожие темы
научных работ
по общим и комплексным проблемам естественных и точных наук , автор научной работы — КЛУНОВ АНАТОЛИЙ ГЕННАДЬЕВИЧ, ГАММ ТАМАРА АЛЕКСЕЕВНА

Текст
научной работы
на тему "Изменение компонентов природной среды в природно-технической системе Оренбургского газохимического комплекса". Научная статья по специальности "Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук"

Изменение компонентов природной среды в природно-технической системе Оренбургского газохимического комплекса
А.Г. Клунов, магистрант, Т.А. Гамм, д.с.-х.н, профессор, ФГБОУ ВО Оренбургский ГУ
Для оценки воздействия предприятия по переработке природного газа на естественный ландшафт целесообразно применять такой критерий, как опасность нарушения природного баланса на данной территории, так как в ходе хозяйственной деятельности образуется природно-техническая система, которая обязательно приходит на смену природной системе [1].
Использование почвенного метода очистки сточных вод Оренбургского газохимического комплекса на протяжении 39 лет неизбежно привела к увеличению нагрузки на литосферу, гидросферу и флору на земледельческих полях орошения (ЗПО) [2], расположенных в 10 км от с. Черноречья, на склоне к р. Чёрной.
На основе проведённых ранее исследований на ЗПО рекомендовали выращивать многолетние и однолетние травы [3]. С начала эксплуатации ЗПО ОГХК основной возделываемой кормовой культурой была суданская трава, поэтому большинство исследований проводилось на её посевах. В последние 3 года в севооборот ввели сорго, которое имеет более высокую урожайность и содержит больше кормовых единиц, поэтому оно должно стать основной культурой для получения зелёной массы на данном массиве при сборе трёх урожаев в год. Так как растения выращивают при сбросе сточных вод, актуально определить водно-физические свойства почв, содержание тяжёлых металлов, серы и питательных веществ именно в сорго.
Цель исследования заключалась в оценке существующего состояния компонентов природной среды ПТС в районе ЗПО.
Материал и методы исследования. Воду из р. Чёрной отбирали выше и ниже ЗПО по течению, а также в среднем течении возле плотины в непосредственной близости к ЗПО. Почвенные монолиты из пахотного слоя почв ЗПО отбирали на трёх участках в верхней части склона к р. Чёрной и на контрольном участке. Сорго отбирали на ЗПО и в колхозе им. Ленина (контроль).
Отборы проб воды проводили в соответствии с ГОСТом 17.4.4.02-84 [4] и ГОСТом Р 515922000 [5]. Химический состав проб почвы, вод р. Чёрной и урожая сорго определяли в испытательной лаборатории государственного центра агрохимической службы «Оренбургский». Для изучения водно-физических свойств почвы использовали почвенные монолиты, отбираемые методом пробных площадок [6]. Водно-физические свойства почвы определяли в лаборатории кафедры
экологии и природопользования Оренбургского государственного университета. Количественное определение тяжёлых металлов в урожае сорго проведено по ГОСТу 30178-96 «Сырьё и продукты пищевые. Атомно-абсорбционный метод определения токсичных элементов» [7].
В лабораторных исследованиях применяли следующие методы: колориметрический (ФЭК), титрометрический (метод Мора), комплексоно-метрический, фотометрический (с реактивом Нес-слера), гравиметрический, газовой хроматографии, атомно-абсорбционной спектрофотометрии.
Результаты исследования. Влияние сточных вод на почву выражается в изменении её водно-физических свойств: увеличивается плотность сложения, снижается влагоёмкость и уменьшается водопроницаемость. Постоянное уплотнение почвы может привести к началу процесса оглеения. Увеличение плотности сложения почвы способствует снижению фильтрационной способности почвы. Изменение водно-физических свойств пахотного слоя почвы приводит не только к снижению водопроницаемости, но и уменьшает возможные влагозапасы почвы, увеличивает объём поверхностного стока, что в итоге усиливает процесс эрозии почвы [2].
Мы определили основные водно-физические свойства пахотного слоя почв на трёх участках ЗПО, результаты исследования приведены в таблице 1.
Из представленных данных следует закономерность уплотнения верхнего слоя почвы на каждом из исследованных весной и осенью 2014—2015 гг. участков по сравнению с периодом 1986—1988 гг. Также выявлено, что плотность сложения почвы весной выше, чем осенью. Полная и наименьшая влагоёмкости в ходе эксплуатации ЗПО незначительно снижаются по сравнению с фоновыми показателями. ЗПО находятся в непосредственной близости от р. Чёрной, в которую разгружаются грунтовые воды ЗПО, поэтому мы проанализировали состав её вод выше, напротив и ниже ЗПО и сравнили полученные показатели с ПДК для водоёмов рыбохозяйственного назначения, чтобы определить влияние полей орошения на водный объект. Показатели качества речной воды представлены в таблице 2.
При изучении химического состава вод р. Чёрной выше ЗПО по течению установлено превышение ПДК для водоёмов рыбохозяйственного назначения по хлоридам. Концентрация сульфат-иона превышает ПДК как выше ЗПО, так и ниже, хотя сами показатели больше в верхнем течении реки. Выявлено значительное превышение ПДК для ионов магния и меди, содержания общего
1. Водно-физические свойства почвы ЗПО (среднее для увлажняемого слоя почвы)
Место отбора почвы, год Показатель Влажность почвы, % Плотность сложения (плотность) почвы, г/см3 Наименьшая влагоёмкость почвы, % Полная влагоёмкость почвы, %
Средние значения осень 1986-1988 - - 24,80 48,72
по ЗПО весна 1986-1988 - 1,13 36,33 54,08
Г № 7 осень 2014 35,3 1,197 21,32 46,59
весна 2015 45,5 1,377 32,19 51,30
Г № 15 осень 2014 22,8 1,216 20,86 44,23
весна 2015 25,0 1,346 33,59 52,70
Г № 11 осень 2014 26,8 1,235 22,40 48,72
весна 2015 30,3 1,359 32,54 51,55
Фон весна 2015 21,5 1,172 35,29 54,8
2. Химический состав вод р. Чёрной выше и ниже по течению реки от ЗПО
Год и место отбора Показатель ^^^^^^ 2001 2015 ПДК (рыбохоз.)
ниже ЗПО выше ЗПО ниже ЗПО
исток плотина
С1-, мг/л 212,8 353,9 432,2 197,3 300,0
НС03, мг/л 573,4 826,6 732,0 594,7 не норм.
Б04-, мг/л 178,6 230,4 268,8 153,6 100
Ш-, мг/л - 15,8 15,0 16,2 отсут.
Са2+, мг/л 82,82 119,6 102,2 85,0 180,0
мй2+, мг/л 73,86 60,0 53,6 52,2 40,0
Жёсткость общая, мг-экв/л - 10,98 9,58 8,60 не норм.
7и2+, мг/л - 0,008 0,005 0,004 0,01
Ее, мг/л - 0,19 0,71 0,34 0,1
Си2+, мг/л - 0,056 0,085 0,061 0,001
Азот аммонийный, мг Ы/л не обн. не обн. 0,20 не обн. 0,4
Взвешенные вещества, мг/л - 23,5 20,0 5,26 10,0
ХПК, мг/л - 33,30 50,02 25,0 30,0
Нефтепродукты, мг/л не обн. 5,00 не обн. не обн. 0,05
рН, LgсН 8,0 8,02 7,58 8,13 6,5-8,5
Сухой остаток, мг/л 1186,0 820,0 1140,0 600,0 не норм.
Оседающие вещества, см3/л - 0,20 0,20 0,20 не норм.
железа, а также превышены ПДК по взвешенным веществам и ХПК. Стократное превышение ПДК по нефтепродуктам выявлено выше ЗПО по течению р. Чёрной, а так как далее по течению нефтепродукты не обнаружены, то это можно объяснить локальным загрязнением родника.
Химический состав сточных вод, используемых для орошения, является определяющим фактором урожайности и химического состава возделываемых культур. Известно, что доочистка сточных вод происходит в почве, а почва очищается при выносе химических веществ растениями [8]. В наших исследованиях мы определили содержание тяжёлых металлов, серы и некоторых питательных веществ в урожае сорго, возделываемом на ЗПО, и сравнили с аналогичными показателями для сорго на контрольном неорошаемом участке в колхозе Ленина Оренбургского района и ПДК (табл. 3, 4).
Содержание тяжёлых металлов в урожае сорго, отобранном на ЗПО, было меньше, чем на фоновом участке, но выявлено превышение ПДК по концентрации цинка на ЗПО в 3,5 раза, а на фоновом участке — в 4 раза. По меди было отмечено превышение ПДК на ЗПО в 4,5 раза, на
фоновом участке — в 5 раз. Урожайность зелёной массы сорго и её химический состав представлены в таблице 4.
Урожайность зелёной массы сорго больше на ЗПО при орошении сточными водами по сравнению с участком без орошения, но орошение даёт незначительную прибавку урожая. Содержание серы, натрия, кальция, азота и сырого протеина в зелёной массе сорго на массиве ЗПО было ниже, чем на фоновом участке.
В результате собственных исследований выявлено, что почва ЗПО за период 39-летней эксплуатации была переуплотнена, влагоёмкость стабильно снижалась на всех исследованных участках. Вла-гоёмкость почвы в весенний период была выше, чем в осенний, что явно указывает на сезонное переувлажнение почвы. Водно-физические свойства почвы оказывают негативное влияние на её химический состав и плодородие, поэтому необходима оптимизация режимов сброса сточных вод.
Установлено ухудшение экологического состояния вод р. Чёрной по сравнению с 2001 г., превышение ПДК для водоёмов рыбохозяйственного назначения по содержанию хлоридов, сульфатов,
3. Содержание тяжёлых металлов в урожае сорго, мг/кг
4. Урожайность зелёной массы сорго и её химический состав
ионов магния, общего железа и меди, ХПК, нефтепродуктов и взвешенных веществ. Обнаружены сульфид-ион и тяжёлые металлы, которых не было в 2001 г.
Наблюдается чёткое снижение всех анализируемых показателей в р. Чёрной ниже ЗПО по сравнению с показателями среднего течения. Это объяснятся, скорее всего, тем, что частично загрязняющие вещества попадают в бассейн р. Чёрной с атмосферными осадками. Также в верхнем течении реки сооружены земляные плотины, и самое высокое содержание ионов исследуемых элементов находится в стоячей воде возле плотин. Необходимо убрать запруду в среднем течении р. Чёрной, тем самым восстановить естественную скорость течения, увеличить скорость разбавления загрязнителей и обеспечить естественную очистку в период весеннего снеготаяния.
Меньшее содержание тяжёлых металлов в образцах растительного сырья с орошаемого участка объясняется тем, что ежегодно на ЗПО снимают три урожая зелёной массы, тогда как на контрольном участке — один раз в сезон. Вероятнее всего, с этим же фактором связан незначительный рост урожая сорго на ЗПО по сравнению с неорошаемым фоновым участком. Столь малый прирост урожайности за счёт орошения, а также меньшее содержание азота и протеина в сорго с орошаемого массива можно объяснить отсутствием питательных веществ в сточных водах и нарушением режимов
полива, а также практически полным отсутствием мероприятий по увеличению плодородия почв ЗПО.
Значительное превышение ПДК по содержанию меди и цинка на обоих участках обусловлено геохимическим фоном Оренбургской области. Результаты исследований свидетельствуют о том, что почва достаточно промыта и наблюдается подтягивание солей к её поверхности, поэтому мы предлагаем заменить обычный сброс сточных вод на прерывистое дождевание, что будет способствовать лучшему поступлению воды в почву.
Выводы. Река Чёрная испытывает превышение техногенной нагрузки как со стороны ОГХК, так и в результате нерационального водопользования. Сброс сточных вод на ЗПО не является доминирующим фактором ухудшения состояния реки. За последние 39 лет установлена тенденция дальнейшего ухудшения водно-физических свойств почв на ЗПО. Количественное содержание тяжёлых металлов и соединений серы в урожае сорго, выращенном на ЗПО, позволяет использовать его в хозяйственных целях, но только в составе кормосмесей с урожаем, выращенном в других местах.
Для улучшения водно-физических свойств почвы, повышения урожайности и питательной ценности кормовых культур необходимо провести ряд мероприятий: внесение навоза (до 100 т/га) и суперфосфата (до 80 кг/га) под вспашку; чередование глубокой отвальной вспашки с плоскорезной обработкой; возврат в севооборот люцерны и кукурузы; использование части урожая в качестве сидератов; гипсование.
Литература
1. Мазур И.И., Молдаванов О.И. Курс инженерной экологии: учебник для вузов. М.: Высшая школа, 1999. 447 с.
2. Гамм Т.А. Научные основы рациональной организации природно-технической системы. Екатеринбург: УрО РАН, 2003. 486 с.
3. Ковалева Н.А. Использование сточных вод для орошения // Сборник научных работ ВНИИГиМ. 1978. С. 110-117.
4. ГОСТ 17.4.4.02-84. Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа. М.: Стандартинформ, 2008.
5. ГОСТ Р 51592-2000. Вода. Общие требования к отбору проб. М.: Изд-во стандартов, 2000.
6. Гамм Т.А., Ишанова О.С. Практикум по природопользованию: учебное пособие. Оренбург: ОГУ, 2013. 98 с.
7. ГОСТ 30178-96. Сырьё и продукты пищевые. Атомно-абсорбционный метод определения токсичных элементов. М.: Стандартинформ, 2010.
8. Степанова М.И., Калиев А.Ж. Влияние сточных вод Оренбургского газоперерабатывающего завода на мелиоративное состояние земель // Сборник научных трудов Саратовского СХИ. Саратов, 1980. С. 62-69.
9. СанПиН 2.3.2.1078-01 Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов // Бюллетень нормативных и методических документов Госсанэпиднадзора. 2002. Вып. 4 (10).
Место сбора травы Свинец Кадмий Цинк Медь
ЗПО ОГХК 0,11 0,013 35,9 13,5
Колхоз им. Ленина 0,12 0,014 40,0 15,0
(контроль)
СанПиН 2.3.2. 1078-01 6,0 1,0 10,01 3,0
от 14.11.10 г. [9]
Показатели ЗПО ОГХК Колхоз им. Ленина (фон)
Урожайность зелёной 156 148
массы, ц/га
Азот, % 1,68 3,0
Сырой протеин, % 10,5 18,7
Натрий, % 0,05 0,07
Кальций, % 0,54 0,62
Сера, % 0,418 0,498

читать описание
Star side в избранное
скачать
цитировать
наверх