CC BY
19АГРОХИМИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ
УДК: 628.004.8
УПРАВЛЕНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ НА РЕГИОНАЛЬНОМ УРОВНЕ
Л.В. Кирейчева, д.т.н., А.В. Тиньгаев, к.т.н., ВНИИГиМ
В работе рассмотрена информационная система поддержки принятия управленческих решений при использовании органических отходов в сельском хозяйстве на примере Алтайского края. В состав системы поддержки принятия решений входит информационно-справочная база, геоинформационная система региона, мониторинг обращения органических отходов в регионе, программное обеспечение эффективного распределения органических отходов на сельскохозяйственных землях, математические модели прогнозирования влияния органических отходов на природную среду.
Ключевые слова: органические отходы, методы управления органическими отходами в сельском хозяйстве, система поддержки принятия решений.
Среди экологических проблем в России можно выделить проблему всевозрастающего количества и разнообразия отходов производства и потребления. Ежегодно в России образуется более 3,8 млрд т различных отходов, 52 км3 сточных вод. В отвалах и хранилищах уже накоплено более 31 млрд т твердых отходов, в том числе токсичных. Из-за недостатка полигонов для захоронения и складирования отходов распространена практика их вывоза в места неорганизованного складирования, под которые изъято более 100 тыс. га земель [1]. Все это вызывает загрязнение почв, поверхностных водных объектов, грунтовых вод, воздушной среды.
Вместе с тем, использование органических отходов в качестве нетрадиционных удобрений в сельском хозяйстве позволяет решить несколько проблем. С одной стороны, вместе с отходами в почву поступает органическое вещество и элементы питания в доступных для растений видах, с другой, - решается проблема утилизации отходов, обеспечивающая охрану окружающей среды от загрязнения. Однако, при ненорми-руемом использовании или некачественной подготовке органических отходов наблюдается развитие негативных процессов на сельскохозяйственных землях: загрязнение, занитрачи-вание, засоление и осолонцевание почв, снижение их биологической активности за счет развития патогенной микрофлоры, ухудшение водно-физических свойств, миграция поллю-тантов в подземные воды, смыв в поверхностные водоисточники. Для предотвращения или снижения негативных последствий использования органических отходов в сельском хозяйстве нами предложены методы эффективного управления отходами с учетом особенностей их состава и природно-хозяйственных условий региона.
Эколого-экономическое равновесие при обращении органических отходов достигается заинтересованностью предприятий, формирующих отходы, безопасно их утилизировать, а сельхозтоваропроизводителей рационально использовать. Такой подход направлен на создание системы экономической мотивации для перехода региона на использование органических отходов в сельском хозяйстве. Экономическим механизмом регулирования для предприятий-источников органических отходов будет служить внедрение повышенных экологических налогов (штрафных санкций). А для сельхозтоваропроизводителей снижение затрат на минеральные удобрения, повышение плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур. Дополнительным стимулом использования органических отходов в сельском хозяйстве для потребителей может послужить частичная оплата предприятием-источником отходов за их утилизацию.
Затраты за хранение отходов представляют собой расходы на содержание отходов на иловых площадках, буртах или в
биологических прудах. Включают земельный налог, заработную плату работников, стоимость энергетических ресурсов и различных вспомогательных материалов. Затраты на подготовку отходов представляют собой расходы на оборудование, механизмы и технологии, амортизационные отчисления, электроэнергию и топливо, заработную плату работников, различные вспомогательные материалы. Исчисление и взимание платы за загрязнение окружающей среды осуществляется на основании положений Федерального закона от 10 января 2002 г. № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды», а также постановления Правительства Российской Федерации от 28 августа 1992 г. № 632 «Об утверждении Порядка определения платы и ее предельных размеров за загрязнение окружающей природной среды, размещение отходов, другие виды вредного воздействиях».
Методика. Для принятия научно обоснованных решений при использовании органических отходов в сельском хозяйстве нами была разработана информационная система поддержки принятия управленческих решений (СППР). В состав системы входит информационно-справочная база, геоинформационная система мониторинга обращения отходов, программное обеспечение эффективного распределения органических отходов на сельскохозяйственных землях, математические модели водно-солевого режима при использовании в сельском хозяйстве жидких отходов, динамики запаса гумуса, миграции тяжелых металлов и различных форм содержания азота. Функции принятия и реализации решений в СППР при управлении использованием органических отходов в сельском хозяйстве представлены на рисунке 1.
В систему мониторинга ежемесячно поступает информация об органических отходах и характеристиках сельскохозяйственных угодий региона. Выполняется оценка органических отходов с целью возможности их использования в качестве удобрений на сельскохозяйственных угодьях. Производятся прогнозы водно-солевого режима, микробиологической активности почв, трансформации и накопления различных форм азота и гумуса, миграции тяжелых металлов в почве и урожайности сельскохозяйственных культур при использовании органических отходов. На основании оценки и прогнозов даются рекомендации и эколого-мелиоративное обоснование использования органических отходов в качестве удобрений, определяются нормы и периоды их внесения. Рассчитывается экономическая эффективность использования органических отходов в сельском хозяйстве региона, выполняется оптимизация территориального распределения отходов на сельскохозяйственных угодьях.
Результаты и их обсуждение. В качестве объекта исследований был выбран крупный сибирский регион - Алтайский край, занимающий площадь 167,85 тыс. км2 . По данным краевого комитета по земельным ресурсам и землеустройству Алтайского края, площадь сельскохозяйственных угодий в настоящее время составляет 10455,9 тыс. га, из них 3174 тыс. га пашни характеризуется низким содержанием гумуса, 168 тыс. га - низким содержанием фосфора, 14,6 тыс. га - низким содержанием калия. Потери гумуса в почве составляют около 4 млн т в год, 0,57 т/га [2, 3]. По данным Алтайского агрохимического центра, при сложившейся системе земледелия вынос основных элементов питания в год с 1 га составляет 78,9 кг, а внесение (за счет органических и минеральных удобрений) только 29,8 кг, то есть наблюдается отрицательный баланс гумуса и питательных веществ: по азоту и калию 28-31%, фосфору - 82% [2].
мониторинг обращения отходов в регионе и сельскохозяйственных угодий
оценка органических отходов
оценка сельскохозяйственных угодий
прогнозы влияния органических отходов на водно-солевой режим, микробиологическую активность, миграцию, трансформацию и накопление азота, накопление гумуса, миграцию тяжелых металлов в почве и урожайность сельскохозяйственных культур
I
Эколого-мелиоративное обоснование использования органических отходов
Нормы и периоды внесения органических отходов
Экономическая эффективность использования органических отходов
оптимизация распределения органических отходов на сельскохозяйственных угодьях
.♦.♦....4.1
предприятия-источники отходов сельхозтоваропроизводители
ч
в
о
д
о
х т о
но аи гг ре ор ех ия нь ад во ог зу
^ и 3 £
« В 8 Б 5 35
ся в с
3 8
ео
V® а
иь
ел
о 8
нс ва
ф ф
информация об органических отходах
и сельскохозяйственных
угодьях региона
Рис. Функции принятия решений в СППР
С другой стороны, в крае ежегодно формируется 263,4 млн м3 сточных вод и более 15 млн м3 животноводческих стоков, накоплено 1,5 млн т. осадка сточных вод (ОСВ). Накопленные органические отходы позволят повысить плодородие почвы на площади более 25 тыс. га.
Содержание окисляющих веществ в сточных водах после комплексной очистки, по показателю ХПК, низкое (в среднем 66 мг О2/л). Характерной особенностью очищенных сточных вод (после КОС) за годы исследований является невысокое содержание в них важнейших элементов питания растений (азота-18,2 мг/л, фосфора - 6,6 мг/л, калия-8,4 мг/л) (по данным АФ НИИССВ «Прогресс», 2004).
Наибольшей удобрительной ценностью характеризуются осадки сточных вод населенных пунктов и близкие к ним по составу осадки производственных сточных вод многих предприятий пищевой промышленности. Осадок сточных вод городов характеризуется содержанием органического вещества 20 %, азота общего - 0,3 %, фосфора общего - 0,5 %, калия
общего - 0,1 %. По содержанию тяжелых металлов (ТМ) осадки различают от вида сточных вод. Смешанные сточные воды формируют осадки, с превышением ПДК для тяжелых металлов. Хозяйственно-бытовые сточные воды формируют осадок с содержанием тяжелых металлов не выше, чем в навозе. По своим агрохимическим и санитарно-токсикологи-ческим показателям многие осадки сточных вод, поступающие от этих городов, соответствуют требованиям ГОСТ Р 17.4.3.07-2001 и могут использоваться в качестве удобрения. Согласно данным химического анализа, осадки сточных вод г. Барнаула, полученные на канализационных очистных сооружениях КОС-2 (преимущественно от очистки хозяйственно-бытовых сточных вод на искусственно-биологических сооружениях), относятся к I группе по допустимому содержанию ТМ и являются пригодными для использования в качестве удобрений под различные культуры, кроме овощных, грибов, зеленных, земляники. Осадки сточных вод, получаемые на КОС-1 (преимущественно от очистки промышленных сточ-
ных вод), имеют повышенное содержание хрома в отдельных партиях, поэтому отнесены ко II группе с рекомендацией к их использованию под зерновые, зернобобовые, технические и кормовые культуры, а также, наряду с осадками I группы, в зеленом строительстве, промышленном цветоводстве, в лесных и декоративных питомниках, для биологической рекультивации земель [4]. По содержанию ТМ все осадки г. Рубцовска пригодны к использованию в качестве удобрения, относятся к 1-ой или 11-ой группе.
В результате исследования было установлено, что сточные воды и их осадки по санитарно-бактериологическим и сани-тарно-паразитологическим показателям соответствуют ГОСТу, ограничений к использованию не имеют.
Тем не менее, использование органических отходов при их утилизации на сельскохозяйственных полях возможно только после проведения эффективной предварительной очистки и подготовки. Этим обеспечивается снижение угрозы загрязнения объектов окружающей среды вредными микроорганизмами и токсичными веществами и достигается соблюдение санитарно-гигиенических требований.
С использованием разработанной системы поддержки принятия решений по управлению органическими отходами были проведены сценарные исследования в Алтайском крае. Задача сценарного метода — выработать некоторое общее понимание обращения органических отходов в регионе и их использования в сельском хозяйстве, которое позволит предприятиям и товаросельхозпроизводителям действовать согласованно для достижения эффективного и безопасного использования органических отходов в регионе. Разрабатывалось несколько сценариев взаимоотношений между предприятиями - поставщиками отходов и товаросельхозпроизводителя-ми, что позволило проанализировать возможные последствия выбора того или иного направления использования отходов. При создании базовой логики сценарного исследования в работе использовали индуктивный метод, основанный на выделении наиболее важных компонентов из оптимального распределения. Рассматривали и другие версии, отличающиеся от оптимального распределения (отказ предприятий-источников отходов утилизировать отходы, отказ товаросель-хозпроизводителей использовать их в качестве удобрений, пересмотр экономических договоренностей между предприятиями и сельхозтоваропроизводителями).
Первый сценарий. МУП "Рубцовский водоканал", совхоз "Прутской", ОАО "Алейский маслосыркомбинат", МУП "Алейскводоканал", АКГУП "Антипинское" заинтересованы утилизировать отходы производства. Автором, совместно с АФ НИИССВ «Прогресс» было проведено эколого-мелиоративное обоснование возможности использования органических отходов в качестве удобрения на землях совхозов "Никольский" и "Лучистый", совхоза "Прутской", СПК "Колхоз им. Димитрова", ТОО «Колпаковское», подсобного хозяйства "Алтайхимпрома", АКГУП "Антипинское", которое показало, что органические отходы пригодны к использованию после предварительной подготовки. На основании реше-
ния задачи оптимизации было выявлено следующее распределение отходов в сельском хозяйстве: сточные воды МУП "Рубцовский водоканал" целесообразно использовать для орошения на землях совхоза "Никольский", животноводческие стоки совхоза "Прутской" на собственных угодьях, сточные воды ОАО "Алейский маслосыркомбинат" на землях СПК "Колхоз им. Димитрова", сточные воды МУП "Алейск-водоканал" на землях ТОО «Колпаковское», сточные воды СПО "АлтайХимПром" на землях ПХ "Алтайхимпрома" и свиноводческие стоки АКГУП " Антипинское " на землях хозяйства. При этом ежегодная прибыль хозяйств составит 11982 тыс. руб.
Второй сценарий. В связи с возможностью загрязнения грунтовых вод на некоторых участках совхоз «Никольский» Рубцовского района отказался использовать для орошения сточные воды МУП "Рубцовский водоканал". Тогда оптимальное решение - использование сточных вод МУП "Рубцовский водоканал" на землях совхоза «Лучистый». Ежегодная прибыль хозяйств составит 9302 тыс. руб.
Третий сценарий. Для повышения плодородия почвы совхоз «Никольский» Рубцовского района согласился использовать осадок сточных вод МУП "Рубцовский водоканал". В этом случае ежегодная прибыль хозяйства составит 10700 тыс. руб.
Сценарные исследования показали, что наибольшая ежегодная прибыль получена при оптимальном территориальном распределении органических отходов в первом сценарии. Таким образом, разработанная система позволяет выбрать наилучшее решение с учетом сложившейся в регионе ситуации.
Система внедрена в Управлении природных ресурсов и охраны окружающей среды Алтайского края (г. Барнаул). Выполненная оценка эффективности использования информационной технологии с учётом повышения качества принимаемых решений при использовании органических отходов в сельском хозяйстве показала, что система поддержки принятия решений окупится в первый год эксплуатации. Прирост чистого дисконтированного дохода составит более 5 млн руб.
Таким образом, использование системы поддержки принятия решения по эффективному использованию органических отходов в сельском хозяйстве обеспечит, наряду с существенной экономической выгодой, значительное улучшение экологической обстановки в регионе. Литература
1. Государственный доклад "О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2008 году". - М., 2009.
2. Бивалькевич В. Рациональное землепользование сельскохозяйственных земель: проблемы и решения // АПК: экономика и управление. - 2002. - № 1. - С. 89-95.
3. Воронкова О.Ю., Кундиус В.А. Экономическое регулирование земельных отношений в АПК. - Барнаул: Изд-во АГАУ, 2001.
4. Овцов Л.П., Воробьёва Р.П., Давыдов А.С., Тиньгаев А.В. и др. Технологический регламент использования осадков сточных вод в качестве удобрения в Алтайском крае. - Барнаул: Алтайский филиал ФГУП НИИССВ «Прогресс», 2002.-32с.
MANAGEMENT OF THE AGRICULTURAL UTILIZATION OF ORGANIC WASTE AT THE REGIONAL LEVEL
L. V. Kireicheva, A. V. Tin'gaev Kostyakov All-Russian Research Institute of Hydraulic Engineering and Land Reclamation, Bolshaya Akademicheskaya ul 44, Moscow, 127550 Russia
e-mail: contact@vniigim.ru, kirevcheva@vniigim.ru
An information system for supporting management decision-making in the agricultural utilization of organic waste was considered with the Altai krai as an example. The system included a reference information database, a regional geoinformaiton system, regional monitoring of organic waste circulation, software for the efficient distribution of organic waste among agricultural lands, and mathematical models for predicting the effect of organic waste on the natural environment.
Key words: organic waste, management of the agricultural utilization of organic waste, system for supporting management decision-making.
