CC BY
37
ISSN 0131-5226. Теоретический и научно-практический журнал. _ИАЭП. 19 Вып. 3(100)_
УДК 636.2 DOI 10.24411/0131-5226-2019-10195
ПРИМЕНЕНИЕ КРИТЕРИЕВ ОЦЕНКИ НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫМИ ПРЕДПРИЯТИЯМИ
1 2 Е.В. Шалавина , канд. техн. наук; И. А. Фрейдкин , канд. с.-х. наук;
Э.В. Васильев1, канд. техн. наук; В.Б. Минин1, канд. с-х наук
Н.С. Обломкова1, н. с.
1 Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия
2ООО «Центр санитарно-эпидемиологических заключений (ООО «Центр СЭЗ»), Санкт-Петербург, Россия
Функционирование животноводческих и птицеводческих комплексов оказывает негативное воздействие на все компоненты окружающей среды: почву, атмосферный воздух и гидросферу. Для определения этого воздействия были использованы критерии, позволяющие провести комплексную оценку экологической устойчивости природной среды в зависимости от применяемых на животноводческих и птицеводческих предприятиях машинных технологий и технологического оборудования. В качестве комплексного показателя воздействия на почву было использовано изменение балла бонитета; на атмосферный воздух - сумма эквивалентных показателей по всем загрязняющим веществам с учетом весовых коэффициентов; на гидросферу - эквивалентный показатель, учитывающий эвтрофикацию водоемов за счет диффузной нагрузки с земельных угодий сельскохозяйственного назначения. Сравнительная оценка влияния различных машинных технологий и технологического оборудования показала, что (1) при замене технологии поверхностного внесения жидкого органического удобрения на внутрипочвенное внесение, значение критерия негативного воздействия на почву снижается на 10-20%; (2) при замене технологического решения переработки жидкой фракции свиного навоза в открытых лагунах на переработку в закрытых лагунах и при замене технологии пассивного компостирования твердой фракции на биоферментацию в установках барабанного типа, значение критерия негативного воздействия на атмосферный воздух снижается на 35-40%; (3) при замене технологического решения переработки куриного помета методом пассивного компостирования на биоферментацию в установках камерного типа, значение критерия негативного воздействия на атмосферный воздух снижается на 25-30%; (4) при внедрении на животноводческих/птицеводческих комплексах наилучших доступных технологий, значение критерия негативного воздействия на гидросферу снижается на 30-40%.
Ключевые слова: животноводческий комплекс, негативное воздействие, экологическая оценка, навоз, помет
Для цитирования: Шалавина Е.В., Васильев Э.В., Обломкова Н.С., Фрейдкин И.А., Минин В.Б. Применение критериев оценки негативного воздействия на окружающую среду сельскохозяйственными предприятиями // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2019. № 3(100). С 130-137
APPLICATION OF ASSESSMENT CRITERIA FOR ADVERSE ENVIRONMENTAL IMPACT
OF AGRICULTURAL ENTERPRISES
E.V. Shalavina1, Cand. Sc. (Engineering); E.V. Vasilev1, Cand. Sc. (Engineering);
S. Oblomkova1; V.B. Minin1, Cand. Sc, (Agriculture)
I.A. Freidkin , Cand. Sc, (Agriculture);
'Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production - IEEP - branch of FSAC VIM, Saint Petersburg, Russia
2Hygienic Certificates (Sanitary and Epidemiological Conclusions) Centre, Saint Petersburg, Russia
Functioning of livestock and poultry complexes has a negative impact on all components of the environment: soil, atmospheric air and the hydrosphere. To determine this impact, the criteria were used that made it possible to conduct a comprehensive assessment of the ecological sustainability of the natural environment, depending on the machine-based technologies and technological equipment used on livestock and poultry enterprises. As a comprehensive indicator of the impact on soil, variation in the bonitet score was used; on the atmospheric air - the sum of equivalent indicators for all pollutants, taking into account weighting factors; on the hydrosphere - an equivalent indicator that takes into account the eutrophication of water bodies due to the diffuse load from agricultural land. Comparative assessment of the impact of various machine-based technologies and technological equipment showed that (1) when the surface application of liquid organic fertilizer is replaced by the injection, the criterion of negative impact on the soil drops by 1020%; (2) when the processing of the liquid fraction of pig manure in open lagoons is replaced by processing in covered lagoons and the passive composting of the solid fraction is replaced by the biofermentation in drum-type installations, the criterion of the negative impact on atmospheric air drops by 35-40%; (3) when the passive composting of poultry manure is replaced by the biofermentation in chamber-type installations, the criterion of the negative impact on atmospheric air drops by 25-30%; (4) when the best available technologies are introduced on livestock / poultry complexes, the value of the negative impact criterion on the hydrosphere drops by 30-40%.
Key words: livestock complex, adverse effect, environmental assessment, animal manure, poultry manure
For citation: Shalavina E.V., Vasilev E.V, Oblomkova N.S., Freidkin I.A., Minin V.B. application of assessment criteria for adverse environmental impact of agricultural enterprises. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2019. 2(99): 130 -137 (In Russian)
Введение течение 4-6 месяцев в условиях орошения.
При производстве сельскохозяйственной Сельскохозяйственные культуры, которые продукции оказывается негативное выращивают на таких почвах, могут воздействие на окружающую среду: заразиться бактериями. При внесении атмосферу, гидросферу, почву. Степень избыточного количества питательных негативного воздействия на атмосферный элементов в почву возможно перенасыщение воздух напрямую зависит от применяемых почвы и повышение риска увеличения машинных технологий и технологического диффузной нагрузки на близлежащие оборудования при производстве продукции и водоемы. Сточные воды, образующиеся на обращении с навозом. Внесение комплексах по интенсивному разведению непереработанного навоза/помета и животных и птицы, при нарушении животноводческих стоков в почву может технологических регламентов их
привести к ее бактериальному заражению. переработки и использования, могут Патогенные бактерий в случае попадания на загрязнять поверхностные и грунтовые воды. почву могут сохранять жизнеспособность в
Для оценки негативного воздействия на окружающую среду от
животноводческих/птицеводческих комплексов обоснованы критерии, позволяющие провести комплексную оценку экологической устойчивости природной среды в зависимости от применяемых машинных технологий и технологического оборудования на животноводческих и птицеводческих предприятиях [1, 2, 3, 4]. Целью данной работы является апробация данных критериев в условиях пилотных предприятий Ленинградской области.
Материал и методы
Для того чтобы оценить вероятность наступления негативных последствий при производстве сельскохозяйственной
продукции первым шагом необходимо идентифицировать перечень источников /событий, которые могут повлиять на устойчивое состояние природной среды [5]. На основе собранной информации вторым шагом осуществляется анализ вероятности и последствий воздействий, обоснование диапазона возможных последствий (рис. 1).
Рис. 1. Порядок оценки вероятности наступления негативных последствий при производстве
сельскохозяйственной продукции
Третьим шагом при оценке вероятности наступления негативных последствий является оценка значимости и уязвимости природной среды, которая включает в себя практическую значимость, стоимость негативных последствий и их вероятность. На основании полученных данных производится расчет значения уровня негативного последствия в безразмерных единицах. С учетом того, что при интенсивной сельскохозяйственной
деятельности негативные последствия могут носить долгосрочный характер, необходимо оценить вторичные воздействия и по устойчивость агроэкосистем на протяжении
нескольких лет. Четвертым шагом является оценка долгосрочности. Получив
прогнозную оценку по негативному воздействию от
животноводческого/птицеводческого комплекса на окружающую среду, корректируются технологии, комплексы машин и оборудования для стабилизации устойчивого состояния природной среды.
В качестве комплексного показателя воздействия на почву использовано изменение балла бонитета: #5 = В52 - В51 (1)
где В52 - балл бонитета почвы после антропогенного воздействия, безразмерный;
В51 - балл бонитета почвы до антропогенного воздействия, безразмерный.
Если В5 имеет положительное значение, то качество и ценность почвы, в целом, улучшается, если отрицательное - то наблюдается ухудшение.
В качестве комплексного показателя на атмосферный воздух использована сумма эквивалентных показателей по всем загрязняющим веществам с учетом весовых коэффициентов [1]:
Ва = 1СШР1 + 1ДР1 + 1ЕР1 (2)
где IGwP1 - нормализованное значение по воздействию - глобальное потепление, безразмерное; 1АР1 - нормализованное значение по воздействию - подкисление, безразмерное; 1ЕР1 - нормализованное значение по воздействию - эвтрофикация (выброс аммиака и оксидов азота), безразмерное.
В качестве комплексного показателя на гидросферу использован эквивалентный показатель, учитывающий эвтрофикацию водоемов за счет диффузной нагрузки с земельных угодий сельскохозяйственного назначения [1]:
ВС = (3)
где 1ЕР2 - нормализованное значение по воздействию - эвтрофикация (пересчет через фосфор фосфатов (Р-Р04)), безразмерное. Результаты и обсуждение
Для оценки воздействия на почву в качестве исследуемого участка приняты земельные угодья сельскохозяйственного назначения занятые пашней, на котором представлен дерново-подзолистый тип почвы среднесуглинистого гранулометрического состава. Балл бонитета почвы до антропогенного воздействия составляет 76,98 [1, 6].
На земельные угодья осуществляется внесение жидкого органического удобрения на основе свиного навоза. Применяемая технология внесения органического удобрения (технологическое решение 1) -
поверхностное внесение без заделки в почву. При действующей технологии балл бонитета почвы составляет 75,1, комплексный показатель на почву равен -1,88. При применении технологического решения 2 -внутрипочвенное внесение, балл бонитета почвы составляет 77,87 значение критерия оценки составляет 0,89 (рис. 2).
□ Вз2 (технология 1) □ В$2 (технология 2)
Рис. 2. Значения бонитета почвы при первом и втором технологическом решении внесения жидкого органического удобрения
При сравнении с исходным бонитетом 76,98, при технологическом решении 1 ухудшается балл физических показателей почвы с 8,47 до 7,12 [1]. При условии, что средняя многолетняя урожайность зерновых (озимой пшеницы) по Ленинградской области составляет 40 центнеров на гектар (почва в данном случае имеет 100 баллов бонитета), уменьшение комплексного показателя до -1,88 (в случае технологического решения 1) на данной почве приведет к потере потенциальной урожайности, по зерновым (при прочих равных условиях) приблизительно на 0,75 ц/га [7].
Для оценки воздействия на атмосферный воздух в качестве примера выбран типовой свиноводческий комплекс законченного цикла (3500 условных голов (у.г.) [8]) и птицефабрика яичного направления (19300 условных голов), расположенные в Северо Западном федеральном округе.
Пилотное свиноводческое предприятие имеет следующие технологические решения:
существующая технология (технологическое решение 1) - самотечная система навозоудаления, разделение жидкого навоза на фракции, твердая фракция перерабатывается в органическое удобрение методом пассивного компостирования, жидкая фракция - длительное выдерживание в открытых навозохранилищах.
Предлагаемая технология
(технологическое решение 2) - самотечная система навозоудаления, разделение жидкого навоза на фракции, твердая фракция перерабатывается в органическое удобрение методом биоферментации, жидкая фракция -длительное выдерживание в закрытых навозохранилищах.
Массы загрязняющих веществ рассчитаны в соответствии с проектом предельно допустимых выбросов,
разработанного индивидуально для свиноводческого комплекса. Результаты сравнения расчетов для двух технологических решений представлены на рисунке 3.
Рис. 3. Определение значения критерия ВА при применении различных технологий переработки навоза (свиноводческий комплекс, 3500 условных голов.)
Критерий негативного воздействия на атмосферный воздух для технологического решения 1 составил 839,23; для технологического решения 2 - 514,46. Значение ВА для свиноводческого комплекса при технологическом решении 2 оказалось в
1,6 раз ниже, чем при технологическом решении 1.
Пилотное птицеводческое предприятие имеет следующие характеристики: существующая технология (технологическое решение 1) - система ленточных транспортеров, накопление на открытой бетонированной площадке. Переработка помета: 90% сырья - пассивное компостирование, 10% - биоферментация.
Предлагаемая технология
(технологическое решение 2) - Система ленточных транспортеров. Переработка помета: 100% сырья - биоферментация.
Массы рассчитаны в предельно разработанным птицефабрики.
загрязняющих соответствии допустимых
веществ с проектом выбросов,
индивидуально для Результаты сравнения расчетов для двух технологических решений представлены на рисунке 4.
Рис. 4. Определение значения критерия ВА при применении различных технологий переработки помета (птицефабрика, 19300 условных голов)
Критерий негативного воздействия на атмосферный воздух для технологического решения 1 составил 1120,5; для технологического решения 2 - 802,8. Значение ВА для птицефабрики при технологическом решении 2 оказалось в 1,4 раза ниже, чем при технологическом решении 1.
Произведен расчет диффузной нагрузки на водные объекты вблизи пилотных
предприятий: свиноводческого комплекса и птицефабрики. Расчет произведен с учетом оценки технологических решений,
Результаты расчета значения критерия на гидросферу Вс представлены на рисунке 5.
Свиноводческий комплекс {3500 у.г.) Птицефабрика (19300 у.г.)
ШВб (не НДТ) ВВ5(НДТ)
Рис. 5. Определение значения критерия Вс при применении различных технологий
Критерий негативного воздействия на гидросферу для свиноводческого комплекса при фактической диффузной нагрузке (не НДТ) составил 2,6; при прогнозируемой диффузной нагрузке (НДТ) - 2,2. Критерий негативного воздействия на гидросферу для птицефабрики при фактической диффузной нагрузке (не НДТ) составил 44,2; при прогнозируемой диффузной нагрузке (НДТ) - 38,1. За счет внедрения НДТ можно снизить значение критерия негативного воздействия на гидросферу в 1,2 раза. Выводы
1. Разработан порядок оценки вероятности наступления негативных последствий при производстве сельскохозяйственной
продукции, включающий в себя идентификацию перечня источников /событий, которые могут повлиять на устойчивое состояние природной среды;
применяемых на предприятиях, на соответствие наилучшим доступным технологиям (НДТ) (табл. 1).
Таблица 1
анализ вероятности и последствий воздействий, обоснование диапазона возможных последствий; оценку значимости и уязвимости природной среды; оценку вторичных воздействий и устойчивость агроэкосистем на протяжении нескольких лет.
2. Анализ и оценка пилотных предприятий при производстве сельскохозяйственной продукции разработанными критериями, показали применимость данных критериев при оценке машинных технологий и технологического оборудования, влияющих на экологическую безопасность и устойчивое состояние природной среды.
3. Сравнительная оценка влияния различных машинных технологий и технологического оборудования позволила установить: 1) при замене технологии поверхностного внесения жидкого органического удобрения на внутрипочвенное, значение критерия негативного воздействия на почву снижается на 10 - 20%; 2) при замене технологического решения переработки жидкой фракции свиного навоза в открытых лагунах на переработку в закрытых лагунах и при замене технологии пассивного компостирования твердой фракции на биоферментацию в установках барабанного типа, значение критерия негативного воздействия на атмосферный воздух снижается на 35-40%; 3) при замене технологического решения переработки
Диффузная нагрузка от земельных угодий комплексов
Наименование Диффузная нагрузка фактическая (не НДТ), т/год Диффузная нагрузка прогнозируемая (НДТ), т/год
N общ Р общ N общ Р общ
Свиноводческий комплекс 4,66 0,21 3,85 0,18
(3500 у.г.)
Птицефабрика (19300 у.г.) 75,17 4,12 63,36 3,76
куриного помета методом пассивного компостирования на биоферментацию в установках камерного типа, значение критерия негативного воздействия на атмосферный воздух снижается на 25-30%;
4) ври внедрении на животноводческих/ птицеводческих комплексах наилучших доступных технологий, значения критерия негативного воздействия на гидросферу снижается на 30-40%.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Шалавина Е.В., Васильев Э.В., Уваров Р.А., Обломкова Н.С., Фрейдкин И.А. Методический подход к определению критериев оценки негативного воздействия животноводческого комплекса на окружающую среду // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2019. № 2(99). С. 260269.
2.Брюханов А.Ю., Шалавина Е.В., Васильев
3.В., Обломкова Н.С. Показатели негативного воздействия на окружающую среду при производстве сельскохозяйственной продукции // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2019. № 2(99). С. 250-260.
З.Загнитко В.Н., Драгин В.А. Классификация негативных факторов процесса
жизнедеятельности // Чрезвычайные ситуации: промышленная и экологическая безопасность 2014. №1. С. 39-46
4.Иванов Ю.А. Миронов В.В. Экологичное животноводство, проблемы и вызовы //
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2015. № 87. С. 35-47.
5.ГОСТ Р ИСО 14040-2010 Экологический менеджмент. Оценка жизненного цикла. Принципы и структура [Электронный ресурс].
http://docs.cntd.ru/document/1200077762 (Дата обращения 15.07.2019).
6.Иванова Ж.А., Фрейдкин И.А., Моисеев Д.А., Соколов И.В. Улучшение физических свойств легкой дерново-подзолистой почвы с использованием удобрения на основе куриного помета // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2018. № 4(97). С. 190198.
7.Борук А.Я. Бонитировка и экономическая оценка земель. М.: Колос, 1972 . 190 с.
8.European Statistics [Электронный ресурс]. http://ec.europa.eu/eurostat/ (Дата обращения 17.07.2019)
REFERENCES
1 Shalavina E.V., Vasilev E.V., Uvarov R.A., Oblomkova N.S., Freidkin I.A. Metodicheskii podkhod k opredeleniyu kriteriev otsenki negativnogo vozdeistviya zhivotnovodcheskogo kompleksa na okruzhayushchuyu sredu [Methodological approach to determining the assessment criteria of the negative environmental impact of livestock complexes ].
Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2019. No. 3(99). 260-269. (In Russian) 2. Bryukhanov A.Yu., Shalavina E.V., Vasilev E.V., Oblomkova N.S. Pokazateli negativnogo vozdeistviya na okruzhayushchuyu sredu pri proizvodstve sel'skokhozyaistvennoi produktsii
[Indicators of negative environmental impact in agri-food production]. Tekhnologii i
tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2019. No. 2(99). 250-260. (In Russian)
3. Zagnitko V.N., Dragin V.A. Klassifikatsiya negativnykh faktorov protsessa zhiznedeyatel'nosti [Classification of negative factors of vital processes]. Chrezvychainye situatsii: promyshlennaya i ekologicheskaya bezopasnost' 2014. No. 1. 39-46 (In Russian)
4. Ivanov Yu.A. Mironov V.V. Ekologichnoe zhivotnovodstvo, problemy i vyzovy [Eco-friendly animal husbandry: issues and challenges]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2015. No. 87. 35-47. (In Russian)
5. GOST R ISO 14040-2010. Ekologicheskii menedzhment. Otsenka zhiznennogo tsikla. Printsipy i struktura [State Standard R ISO 14040-2010. Environmental management. Life
cycle assessment. Principles and framework]. Available at:
http://docs.cntd.ru/document/1200077762 (accessed 15.07.2019). (In Russian)
6. Ivanova Zh.A., Freidkin I.A., Moiseev D.A., Sokolov I.V. Uluchshenie fizicheskikh svoistv legkoi dernovo-podzolistoi pochvy s ispol'zovaniem udobreniya na osnove kurinogo pometa [Improvement of physical conditions of light soddy-podzolic soil using the poultry manure-based fertilizer]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2018. No. 4(97). 190-198. (In Russian)
7. Boruk A.Ya. Bonitirovka i ekonomicheskaya otsenka zemel' [Land rating and economic assessment]. Moscow: Kolos. 1972 . 190s. (In Russian)
8. European Statistics. Available at: http://ec.europa.eu/eurostat/ (accessed 17.07.2019)
631.171; 631.225; 636.5.033 DOI 10.24411/0131-5226-2019-10196
ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА МЕЛКОТОВАРНЫХ МОДУЛЬНЫХ ПТИЦЕВОДЧЕСКИХ И КРОЛИКОВОДЧЕСКИХ ФЕРМ
И.Е. Плаксин, канд. техн. наук; А.В. Трифанов, канд. техн. наук
Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия
Мелкотоварные животноводческие и птицеводческие предприятия выполняют важные социально-демографические функции и способствуют сохранению и развитию сельских территорий России. Данная категория сельхозпредприятий характеризуется производством высококачественной, экологически безопасной продукции, необходимой для активного и здорового образа жизни потребителей. Наибольшим потребительским спросом пользуется мясо птицы и свинина с показателями 45% и 34%, соответственно; на говядину и баранину приходится не более 20% общего потребления, а потребление остальных видов мяса не превышает 1%. Однако с 2018 года наблюдается тенденция увеличения потребительского спроса на свинину ввиду снижения ее стоимости, обусловленной открытием современных свинокомплексов, обеспечивающих низкую
