Обоснование перечня маркерных веществ для оценки негативного воздействия на окружающую среду свиноводческих и птицеводческих предприятий Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 631.333

ОБОСНОВАНИЕ ПЕРЕЧНЯ МАРКЕРНЫХ ВЕЩЕСТВ ДЛЯ ОЦЕНКИ НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ СВИНОВОДЧЕСКИХ И ПТИЦЕВОДЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ

А.Ю. Брюханов, доктор технических наук, доцент, заведующий отделом

Е.В. Шалавина, кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Э.В. Васильев, кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства

E-mail: [email protected]

Аннотация. Определены технологии для интенсивного выращивания свиней и сельскохозяйственной птицы, оказывающие наибольшее негативное воздействие на окружающую среду. Исследованы эмиссии загрязняющих веществ при каждом технологическом процессе. Проанализирована законодательная база РФ в области охраны окружающей среды и подходы к выбору маркерных веществ при разработке информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям (НДТ) в РФ в 2015-2016 годах. На основе проведенного анализа в качестве критерия выбора маркерных веществ предложена масса загрязняющих веществ от животноводческого комплекса (т/год) и плата за негативное воздействие на окружающую среду (руб/год). Проведенные исследования показали, что основные загрязняющие вещества на птицефабриках - это аммиак, метан, пыль зерновая, диметилсульфид и сероводород; на свиноводческих комплексах - метан, углерод оксид, аммиак, фосфор. На основании выбранных критериев обоснованы следующие маркерные вещества при выбросе в атмосферный воздух: для птицефабрик - метан и аммиак; для свиноводческих комплексов - метан, углерод оксид и аммиак. В качестве маркерных веществ, характеризующих сбросы в водные объекты, обоснованы общий азот и общий фосфор.

Ключевые слова: экологическая безопасность, маркерное вещество, интенсивное свиноводство, интенсивное птицеводство.

В связи с разработкой информационно-технических справочников наилучших доступных технологий (ИТС НДТ) «Интенсивное разведение свиней» и «Интенсивное разведение сельскохозяйственной птицы», а также разработкой в них разделов - «Текущие уровни эмиссии в окружающую среду», одним из основных и востребованных направлений, требующих научного обоснования, является именно обоснование перечня маркерных веществ оценки негативного воздействия свиноводческих и птицеводческих предприятий на окружающую среду.

На основе законодательства, существующего в Российской Федерации применительно к системе НДТ, определение маркерных веществ можно сформулировать следующим образом: маркерные вещества - это индивидуальные или интегральные показатели, в том числе вещества, характеризующие при-

меняемые технологии, отражающие особенности этих технологий, существенные для оценки экологической результативности и ресурсоэффективности производственных процессов (рис. 1). Маркерные вещества следует выбирать по определенным критериям и обосновывать для каждого вида деятельности (технологического процесса), нормируемого по принципам НДТ.

Сельскохозяйственная деятельность оказывает воздействие на все компоненты окружающей среды: недра земли, почвы, поверхностные и подземные воды, атмосферный воздух, растительный и животный мир [1].

Само по себе сельскохозяйственное предприятие, занимающееся животноводством/ птицеводством, как источник негативного воздействия на окружающую среду - очень сложная система со множеством взаимозависимых показателей [2].

С

Статья 67 Федерального закона «Об охране окружающей среды» от 10

января 2002 года №7-ФЗ (действующая редакция 2016 года)

ПНСТ22-2014 «Наилучшие доступные технологии (НДТ). Термины и определения»

V

Подходы к выбору маркерных

веществ при разработке информационно - технических справочников по НДТ в 2015-2016 годах

Ф

м

Постановление главного государственного санитарного

врача РФ E.H. Беляева от 14 _ноября 1995 г_

вещества, оказывающие негативное воздействие на окружающую среду и характеризующие применяемые на объекте технологии

наиболее значимый представитель группы веществ

множество существенных показателей каждой группы веществ

Ф

индивидуальные или интегральные показатели, в том числе вещества, характеризующие применяемые технологии, отражающие особенности

этих технологий, существенные для оценки экологической результативности и ресурсоэффективности производственных процессов.

Рис. 1. Понятие маркерного вещества

Рассматривая животноводческий/ птицеводческий комплекс с точки зрения многоуровневой системы, можно выделить следующие основные уровни:

I уровень - это крупные объекты технологии: производственные помещения, хранение переработка навоза/помета, внесение переработанного навоза/помета;

II уровень - в качестве объектов выступают элементы технологии;

III уровень - показатели, характеризующие элементы технологии.

В целом, технологические процессы, происходящие на животноводческом/птицеводческом комплексе, можно представить следующей последовательностью:

1) доставка, подготовка и хранение кормов;

2) процессы, происходящие внутри помещений содержания животных/птицы (поддержание требуемого микроклимата, системы поения, системы навозоудаления и др.);

3) подготовка готовой продукции;

4) процессы, происходящие при хранении и утилизации отходов животноводства (сжигание туш и др.);

5) очистка животноводческих стоков;

6) транспортировка навоза/помета к месту переработки;

7) переработка навоза/помета в органическое удобрение;

8) хранение готового органического удобрения;

9) транспортировка готового органического удобрения к месту реализации;

10) внесение готового органического удобрения.

При каждом технологическом процессе в атмосферу выбрасывается значительное количество загрязняющих веществ. Валовый выброс загрязняющих веществ в атмосферу в год на крупных свиноводческих комплексах с поголовьем от 15000 голов достигает 230 т и выше. Загрязняющие вещества и их значения могут меняться в зависимости от технологии, сезона, загрузки оборудования и т.д. (рис. 2).

На первом этапе были рассмотрены загрязняющие вещества, которые попадают под Государственное регулирование [3, 4, 5]. На втором этапе из попавших под Государственное регулирование загрязняющих веществ маркерные вещества выбирались по двум критериям.

Journal of VNIIMZH №3(27)-2017

51

Рис. 2. Загрязняющие вещества со свиноводческого/птицеводческого предприятия

В качестве критериев выбора маркерных веществ на основании проведенного анализа предложены:

- количественный - масса загрязняющих веществ в год, т;

- стоимостной - плата за негативное воздействие на окружающую среду в год, тыс. руб.

Количественные характеристики масс загрязняющих веществ для предприятий взяты из проектов нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ в атмосферу и выданных на их основе разрешений. Стоимостные характеристики определяются в соответствии с Постановлением Правительства № 913 от 13 сентября 2016 года «О ставках платы за негативное воздействие на окружающую среду и дополнительных коэффициентах». В данном постановлении указана стоимость каждого нормированного загрязняющего вещества, отражающая опасность данного вещества (класс опасности) для окружающей среды.

В рамках исследования работа велась на свиноводческом комплексе и птицефабрике СЗФО:

- ПДВ свиноводческого комплекса Ленинградской области. Специализация - репродукция и выращивание свиней. Общее поголовье на комплексе составляет 11705 голов, в т.ч. 9228 голов поросят-отъемышей;

- ПДВ птицефабрики Ленинградской области. Специализация - производство яйца. Общее поголовье птицы - 1380 тыс. голов кур-несушек, в т.ч. 367 тыс. гол. молодняка.

Проведенный анализ показал, что наибольшую массу загрязняющих веществ составляют:

на птицефабриках

- аммиак - 42,7 т/год;

- метан - 41,4 т/год;

- пыль зерновая - 7,95 т/год;

- диметилсульфид - 2,73 т/год;

- сероводород - 1,67 т/год;

на свиноводческих комплексах

- метан - 33,12 т/год;

- углерод оксид - 6,5 т/год;

- аммиак - 1,65 т/год.

Для птицефабрики наиболее существенной является плата за следующие загрязняющие вещества (за год): гидроксибензол (фенол) - 183360 рублей; метантиол - 19755 рублей; аммиак - 5683,4 рублей; метан -4284,9 рублей; метанол - 2962,2 рублей; сероводород - 1098,7 рублей.

Для свиноводческого комплекса наиболее существенной является плата за следующие загрязняющие вещества (за год): бенз/а/пи-рен - 5247,5 рублей; гидроксибензол (фенол) - 3526,2 рублей; метан - 3427,9 рублей; метанол - 352,6 рублей; сероводород - 282,9 рублей; аммиак - 219,6 рублей.

При объединении данных по эмиссиям загрязняющих веществ и плате за эти вещества для птицефабрик получаем следующие данные, представленные в таблице 1. При объединении данных по выбросам загрязняющих веществ и плате за эти вещества для свиноводческих комплексов получаем следующие данные, представленные в таблице 2.

Таблица 2. Эмиссии загрязняющих веществ от свинокомплекса и плата за них

Если оценить выбросы загрязняющих веществ со стоимостными ставками (с учетом ненормированных загрязняющих веществ), то можно выделить следующий перечень маркерных веществ (при выбросе в атмосферный воздух) для предприятий:

- для птицефабрик - метан и аммиак;

- для свиноводческих комплексов - метан, углерод оксид и аммиак.

Для учета загрязняющих веществ, оказывающих негативное воздействие на водные объекты, официальных данных, указанных в проектах предприятий, нет. Это связано с отсутствием узаконенной точки сброса стоков с животноводческого/птицеводческого предприятия в водные объекты, т.к. воздействие на водные объекты от сельскохозяйственных объектов имеет распределенный характер и оказывает диффузную нагрузку с

обрабатываемых полей. В случае же имеющейся точки сброса на предприятии к ней относятся чаще всего хозяйственно-бытовые стоки. Учитывая вышесказанное, при выборе маркерных веществ для водных объектов следует опираться на литературные данные.

В соответствии с последней оценкой Комиссии по охране морской среды района Балтийского моря (ХЕЛКОМ), вклад диффузных сельскохозяйственных источников составляет порядка 50% суммарного водного поступления биогенных веществ (азот и фосфор в различных формах) в Балтийское море. Оценки экспертов Конвенции о защите морской среды Северо-Восточной Атлантики (Конвенция ОСПАР) показывают, что порядка 64% азота и 46% фосфора поступает в Северное море от диффузных источников, доминирующим из которых является сельское хозяйство [6].

На основании вышесказанного можно сделать вывод, что к маркерным веществам, характеризующим сбросы от животноводческих и птицеводческих комплексов в водные объекты, можно отнести азот и фосфор.

Выводы:

1. На основе проведенного анализа был изучен перечень загрязняющих веществ, который составляет: для атмосферного воздуха - 160 веществ и соединений, плюс 49 радиоактивных изотопов в элементной форме и в виде соединений; для водных объектов - 162 веществ, соединений и показателей, плюс 6 показателей для микроорганизмов, плюс 52 радиоактивных изотопов в элементной форме и в виде соединений.

2. При помощи выбранных критериев определены маркерные вещества для оценки технологий, задействованных при интенсивном разведении свиней и сельскохозяйственной птицы, в целом. В качестве маркерных веществ обоснованы следующие вещества: метан; углерод оксид; аммиак; азот; фосфор.

3. Для оценки отдельных технологических процессов, задействованных при интенсивном разведении свиней и сельскохозяйственной птицы, требуется проведение более детальных исследований для обоснования перечня маркерных веществ.

Таблица 1. Эмиссии загрязняющих веществ от _птицефабрики и плата за них_

Показатель Выброс, т/год Стоимость, руб/год

Аммиак 42,7 5683,4

Метан 41,4 4284,9

Диметилсульфид 2,73 200

Сероводород 1,67 1098,7

Гидроксибензол (Фенол) 0,26 183360

Метантиол 0,0056 19755

Метанол (Спирт метиловый) 0,42 2962,2

Показатель Выброс, т/год Стоимость, руб/год

Метан 33,12 3427,9

Углерод оксид 6,5 10

Аммиак 1,65 219,6

Бенз/а/пирен (3,4-Бензпирен) 0,001 5247,5

Гидроксибензол (Фенол) 0,005 3526,2

Метанол (Спирт метиловый) 0,05 352,6

Сероводород 0,43 282,9

Лоигпа! оГ VNIIMZH №3(27)-2017

53

Литература:

1. Subbotin I.A., BriukhanovA.Yu., UvarovR.A. Losses of nutrients at intensive processing of poultry manure // International Research Journal. 2016. №1-3. Р. 41-42.

2. Шалавина Е.В., Васильев Э.В. Алгоритм принятия решений при выборе машинных технологий биоконверсии отходов животноводства // Вестник АПК Ставрополья. 2015. №1(17). С. 366-370.

3. Примерный перечень загрязняющих веществ, способных накапливаться в донных отложениях водных объектов (утв. Минприроды от 24.02.14 г. №112)

4. Перечень загрязняющих веществ, в отношении которых применяются меры госрегулирования в области охраны окружающей среды (утв. распоряжением Правительства РФ от 08.07.15 г. №1316-р)

5. Перечень вредных веществ, подлежащих контролю в воздухе производственных помещений (утв. пост. Глав. госуд. сан. врача РФ от 30.05. 03 г. №107)

6. http://helcom.fi/baltic-sea-action-plan/nutrient-reducti-on-scheme/progress-towards-maximum-allowable-inputs

Literatura:

1. Subbotin I.A., Briukhanov A.Yu., Uvarov R.A. Losses of nutrients at intensive processing of poultry manure // International Research Journal. 2016. №1-3. R. 41-42.

2. SHalavina E.V., Vasil'ev EH.V. Algoritm prinyatiya re-shenij pri vybore mashinnyh tekhnologij biokonversii ot-hodov zhivotnovodstva // Vestnik APK Stavropol'ya. 2015. №1(17). S. 366-370.

3. Primernyj perechen' zagryaznyayushchih veshchestv, sposobnyh nakaplivat'sya v donnyh otlozheniyah vodnyh ob"ektov (utv. Minprirody ot 24.02.14 g. №112)

4. Perechen' zagryaznyayushchih veshchestv, v otnoshenii ko-toryh primenyayutsya mery gosregulirovaniya v obla-sti ohrany okruzhayushchej sredy (utv. rasporyazheniem Pravitel'stva RF ot 08.07.15 g. №1316-r)

5. Perechen' vrednyh veshchestv, podlezhashchih kontro-lyu v vozduhe proizvodstvennyh pomeshchenij (utv. post. Glav. gosud. san. vracha RF ot 30.05. 03 g. №107)

6. http://helcom.fi/baltic-sea-action-plan/nutrient-reducti-on-scheme/progress-towards-maximum-allowable-inputs

THE MARKER SUBSTANCES LIST JUSTIFICATION FOR THE PIG AND POULTRY FARMS' ENVIRONMENT

NEGATIVE IMPACT ASSESS A.Y. Bryhanov, doctor of technical sciences, professor associate, department head E.V. Shalavina, candidate of technical sciences, senior research worker E.V. Vasil'ev, the candidate of technical sciences, senior research worker The institute of agriculture agroengineering and ecological problems

Abstract. Technologies for the farm's pigs and poultry intensive rearing that have the greatest negative impact on the environment are identified. The air pollution's emissions at each technological process influencing are investigated. The RF legal framework in the environmental protection field and the to the of marker substances choice's approaches for best available techniques (BAT) information-and-technical references' development in RF in 20152016 are analyzed. On the basis of the conducted analysis as the marker substances selection criterion are proposed mass of pollutants of livestock facility complex (t/year) and the environment negative impact fee (rub/year). Held studies had shown that the main contaminants on poultry farms are ammonia, methane, grain dust, dimethyl sulfide and hydrogen sulfide; at pig breeding complexes are methane, carbon monoxide, ammonia and phosphorus. Based on the selected criteria are justified the following marker substances at atmosphere release: for poultry farms there are methane and ammonia; for pig farms - methane, carbon monoxide and ammonia. As marker substances characterizing the water object's discharges, are proved the total nitrogen and total phosphorus. Keywords: ecological safety, marker substance, intensive pig breeding, intensive poultry.