Природоохранные мероприятия при орошении земель

Охрана водных источников

Интенсивное антропогенное воздействие на речные экосистемы привело к истощению речного стока, росту катастрофических наводнений, усилению эрозионных процессов и увеличению химического и биологического загрязнения водных объектов.

Охрана водных ресурсов представляет собой систему мероприятий по предотвращению их истощения, загрязнения и засорения дня комплексного использования в народном хозяйстве.

В зоне действия гидромелиоративных систем основными причинами истощения водных источников являются необоснованно большие площади орошаемых земель, завышенные площади под влаголюбивыми культурами, большие потери воды в оросительной сети и на орошаемых полях, завышенные поливные и оросительные нормы.

Основные причины загрязнения поверхностных водных источников: сброс в них дренажных и сбросных вод с орошаемой или осушаемой территории, а также сброс сточных вод (бытовых, производственных, городских, животноводческих). Дренажные воды содержат остатки минеральных удобрений и пестицидов, применяемых на мелиорируемых землях. Они содержат также водорастворимые соли, вымываемые из засоленных почв. Сбрасываемые с орошаемых по лей воды кроме остатков минеральных и органических удобрений, пестицидов содержат также продукты эрозии почв и растительный опад. С загрязненными водами в водоисточники ежегодно сбрасывают сотни тысяч тонн различных веществ, которые причиняют огромный экономический ущерб.

Основная причина загрязнения подземных вод - глубинная фильтрация оросительной воды, содержащей остатки удобрений, пестицидов и растворенных солей. Использование предварительно очищенных сточных вод для орошения и удобрения сельскохозяйственных угодий снижает, но не исключает опасность загрязнения поверхностных водоисточников и подземных вод.

Основные мероприятия по охране вод от истощения и загрязнения при эксплуатации мелиоративных систем: уменьшение оросительных и поливных норм, строго дифференцированное их применение в соответствии с природными условиями, предотвращение потерь оросительной воды на орошаемых полях и в оросительной сети, уменьшение и полное прекращение сброса дренажных и сбросных вод за пределы системы.

Загрязнение поверхностных водоемов. Основная причина загрязнения водных бассейнов - сброс в водоемы неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод промышленными предприятиями, коммунальным и сельским хозяйством.

Загрязнения, поступающие в сточные воды, условно можно разделить на минеральные, органические, бактериальные и биологические.

Минеральные загрязнения обычно представлены песком, глинистыми частицами, частицами руды, шлака, минеральных солей, растворами кислот, щелочей и другими веществами.

Органические загрязнения представляют собой остатки растений, бумаги и физиологические выделения людей и животных.

К бактериальным и биологическим загрязнениям относятся различные микроорганизмы, в частности дрожжевые и плесневые грибки, мелкие водоросли и бактерии. Бактериальное и биологическое загрязнение свойственно главным образом бытовым сточным водам и стокам некоторых промышленных предприятий. В бытовых сточных водах органическое вещество в загрязнениях составляет 58%, минеральные вещества - 42%.

В настоящее время одним из самых распространенных химических загрязнителей водоемов, в том числе источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, являются синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ).

Водоемы загрязняются пестицидами, поступающими в них в водоемы с дождевыми и талыми водами, смывающими пестициды с растений и почвы и дренажно-коллекторными водами, образующимися в сельскохозяйственном производстве при выращивании влаголюбивых культур; со сточными водами предприятий, производящих пестициды.

Источником загрязнения водоемов в сельской местности могут быть крупные животноводческие комплексы.

В последние годы серьезным загрязнителем вредными веществами являются сточные воды судов, особенно маломерный флот.

Источником загрязнения водоемов является также поверхностный сток. Суммарное количество загрязнений, которые попадают в водоемы и водостоки с поверхностным стоком урбанизированных территорий, составляет примерно 8-15% от показателей загрязнения хозяйственно-бытовых сточных вод.

Загрязнение подземных вод. Воды, скрытые под землей, чище поверхностных, менее подвластны капризам погоды, не иссякают даже в засушливые периоды и, наконец, есть даже там, где наземные водоемы вообще отсутствуют. Интенсивная эксплуатация водоносных горизонтов нередко приводит к разного рода неприятностям, из которых наиболее опасная - проседание земной поверхности. Неумеренная откачка подземных вод может нанести вред экосистеме.

Источниками загрязнения подземных вод могут быть:

1) места хранения и транспортировки промышленной продукции и отходов производства;

2) места аккумуляции коммунальных и бытовых отходов;

3) сельскохозяйственные или другие угодья, на которых применяются удобрения, пестициды и другие химические вещества;

4) загрязненные участки поверхностных водных объемов, питающих подземные воды;

5) загрязненные участки водоносного горизонта, естественно или искусственно связанного со смежными водоносными горизонтами;

6) участки инфильтрации загрязненных атмосферных осадков;

7) промышленные площадки предприятий, поля фильтрации, буровые скважины и друге горные выработки.

Выделяют микробное и химическое загрязнение подземных вод.

Загрязнение подземных вод химическими веществами может идти через загрязненные поверхностные воды, которые питают подземные.

При загрязнении или опасности загрязнения подземных вод объем и способ наблюдений за их режимом или качеством определяются в зависимости от значения и вида водопользования, а также с учетом возможных последствий загрязнения.

Самоочищение водоемов. Факторы самоочищения водоемов можно разделить на три группы: физические, химические и биологические.

Среди физических факторов, обусловливающих самоочищение водоемов, первостепенное значение имеет разбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнений. Интенсивное течение рек обеспечивает хорошее перемешивание и снижение концентраций взвешенных частиц. Оседание в воде нерастворимых осадков, а также отстаивание загрязненных вод способствуют самоочищению водоемов. Важным физическим фактором очищения водоемов является ультрафиолетовое излучение солнца. Под влиянием этого излучения происходит обеззараживание воды.

Из химических факторов самоочищения водоемов следует отметить окисление органических и неорганических веществ.

Самоочищение в водоемах обеспечивается совокупной деятельностью населяющих их организмов: бактерий, водорослей и высших водных растений, различных беспозвоночных животных.

Загрязнение водоемов химическими веществами приводит к нарушению нормальных процессов самоочищения воды, изменению некоторых важных свойств микробов и в конечном итоге к изменению качества воды.

Охрана поверхностных водоемов. Борьба против загрязнения, засорения и истощения вод должна проводиться всеми доступными в современных условиях мерами и средствами, путем осуществления предупредительных мер по охране вод и ликвидации существующих причин их загрязнения, засорения и истощения.

Все промышленные предприятия, которые пользуются водами, обязаны принимать меры к уменьшению расхода воды и прекращению сброса сточных вод путем совершенствования технологии производства и схем водоснабжения, развивать безводные технологические процессы, внедрять оборотное водоснабжение и другие технические приемы, исключающие сброс сточных вод. Ими должны быть созданы технически совершенные очистные сооружения и устройства, обеспечивающие надлежащую очистку сточных вод от загрязняющих веществ.

Важнейшей составной частью современного водно-санитарного законодательства являются гигиенические нормативы - предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воде водоемов. Соблюдение ПДК создает безопасность для здоровья населения и благоприятные условия санитарно-бытового водопользования. Они являются критерием эффективности различных мероприятий по охране водоемов от загрязнения. В настоящее время ПДК установлены для более 1000 веществ.

Охрана малых рек. Сделать малые реки полноводными и чистыми - это значит возродить речные поймы, улучшить водный режим полей, сохранить леса, дать полноценное питание крупным рекам. К сожалению, многие наши малые реки и речушки обмелели. Заботясь о крупных реках, не следует забывать, что их полноводье зависит от состояния притоков и малых рек. Чтобы избежать их загрязнения и истощения, создаются обязательные водоохранные зоны. Здесь запрещено распахивать земли, применять ядохимикаты, выпасать скот.

Основная задача водоохранных зон - обеспечивать и поддерживать благоприятный режим, улучшать состояние малых рек и водоемов, защищать их от заиливания продуктами эрозии, избегать загрязнения пестицидами и биогенными веществами.

На состояние малых рек отрицательно влияет широкое и порой неконтролируемое использование маломерного флота. В последние; годы во всех промышленно развитых странах признано целесообразным использование потенциальных запасов энергии малых рек на новой технической базе.

Использование энергии малых рек, перепадов оросительных каналов, водохранилищ неэнергетического назначения, а также модернизация действующих и восстановление на базе новой техники законсервированных малых ГЭС могут внести существенный вклад в энергоснабжение страны.

Действенным средством контроля за качеством воды являются автоматические приборы, способствующие более быстрому принятию решений и проведению мероприятий по устранению неблагоприятных воздействий на источники водоснабжения населения.

В целом комплексная реконструкция и создание совершенных экологически устойчивых систем на принципах водооборота с очисткой и повторным использованием коммунальных дренажных и сбросных вод - наиболее радикальное средство по охране водных ресурсов.

Охрана земельных ресурсов

Охрана земель представляет собой систему мероприятий по предупреждению деградации почв и устранению процессов, ухудшающих состояние земель, а также нарушению порядка пользования ими. Под деградацией почв понимают результат негативных изменений строения состава и элементов функционирования почв, вызванных антропогенными воздействиями. Процессы деградации почв получили широкое распространение в мире.

К числу известных и широко распространенных можно отнести следующие:

-потеря гумуса пахотными почвами;

-засоление и снижение плодородия орошаемых земель;

-водная и ветровая эрозия почв;

-переувлажнение и заболачивание почв;

-химическая деградация;

-развитие процессов опустынивания земель.

Почву необходимо оградить от влияния процессов, разрушающих ее ценные свойства - структуру, содержание почвенного гумуса, микробного населения, и в то же время от поступления и накопления вредных и токсичных веществ. Следовательно, охрану почв следует рассматривать как систему мероприятий, направленную на сохранение, качественное улучшение и рациональное использование земельных фондов нашей страны и планеты в целом.

Непродуманное антропогенное воздействие на отдельные природные компоненты неотвратимо сказывается на состоянии почвенного покрова. Примерами непредвиденных последствий хозяйственной деятельности человека служат разрушение почв в результате изменения водного режима после вырубки лесов или заболачивание плодородных пойменных земель по причине подъема уровня грунтовых вод после строительства крупных гидростанций. Не менее губительны результаты нарушения сбалансированных природных процессов, которые вызывают разрушение гумуса, повышение кислотности или щелочности почв, развитие восстановительных процессов и соленакопление. Частичному или полному разрешению почвенного покрова способствует сведение лесов, непродуманная система обработки земли и бесконтрольный выпас скота. Наличие травяного покрова и гумусового горизонта, насыщенного корнями растений и органическим веществом, сдерживает размывание почвы. Одним из главных источников элементов питания растений и важный фактор плодородия почв является гумус. Вещества, содержащиеся в гумусе способствуют оструктуриванию почвенной массы, созданию благоприятного водно-воздушного режима.

Однако в процессе обработки почв происходит уменьшение содержания гумуса в пахотном горизонте. Это происходит, во-первых, за счет перемешивания верхнего слоя, богатого органическими остатками, с ниже расположенными, содержащими меньше гумуса, и, во-вторых, в результате разрушения гумуса целинных почв в процессе их эксплуатации. Уменьшение содержания гумуса не только снижает урожайность сельскохозяйственных культур, но вызывает разрушение структуры почвы, но ухудшает физические свойства и водопроницаемость почв, что влечет за собой усиленную водную эрозию почв и способствует дальнейшему снижению плодородия в последующие годы. Поэтому мероприятия по окультуриванию почв не должны приводить к существенным изменениям запасов гумуса, гранулометрического и минералогического состава, средообразующего генофонда, составляющих генетическую основу почвенного плодородия.

Для восполнения потерь гумуса в обрабатываемые почвы вносят органические удобрения, которые стабилизируют содержание гумуса особенно на малоплодородных почвах. Сохранению гумуса и улучшению его состава способствует известкование почв, внесение нормативных доз минеральных удобрений.

Следовательно, охрана гумусного состояния почв должна преследовать цель стабилизации содержания органического вещества, на плодородных почвах и его повышение - на малопродуктивных.

Применение минеральных удобрений - один из наиболее ярких примеров использования и регулирования природных процессов, а именно, процесса создания органического вещества. Однако при избытке удобрений происходит загрязнение поверхностных вод и продукции сельского хозяйства. Поэтому применение удобрений должно быть сбалансированным. Здесь основная задача охранных мероприятий должна быть направлена на предотвращение выноса удобрений с поверхностным и подземным водным стоком и на недопущение поступления избыточных количеств вносимых элементов в продукцию сельского хозяйства.

Охрана почв от загрязнения пестицидами предусматривает создание возможно менее токсичных и менее стойких соединений. Разрабатываются приемы уменьшения доз без снижения их эффективности. Для пестицидов установлены нормы предельно допустимых концентраций в почве, которые составляют сотые и десятые доли мг/кг почвы. Серьезную проблему создает антропогенное загрязнение почв. На почвенный покров активно влияют последствия производственных процессов, выбросы индустриальных и бытовых отходов, специально не направленных на почву. Твердое вещество техногенных выбросов в атмосферу, представленное частицами от 10 мкм и крупнее, оседает вблизи от источников загрязнения, более мелкие частицы в составе газов переносятся на большие расстояния. Так, агрессивные соединения серы могут переноситься с воздушными массами на десятки и сотни километров от источника загрязнения и выпадать в виде кислых дождей.

Кислые дождевые воды повышают кислотность почв, подавляют деятельность почвенной микрофлоры, усиливают вынос из почвы элементов питания растений, загрязняют водоемы, поражают древесную растительность. В некоторой мере действие кислотных осадков может быть нейтрализовано известкованием почв.

Не меньшую опасность для почвенного покрова представляют загрязнители, выпадающие вблизи от источника загрязнения. Именно так проявляется загрязнение тяжелыми металлами и мышьяком, которые образуют техногенные геохимические аномалии.

Для сокращения поступления выбросов металлов в атмосферу необходим постепенный переход металлургических и других производств на замкнутые технологические циклы.

Природоохранные мероприятия при орошении земель.

В связи с развитием орошения в засушливой зоне наиболее остро встают вопросы охраны почв от засоления.

Основные причины засоления орошаемых земель: высокое залегание или подъем уровня минерализованных грунтовых вод, последующий капиллярный подъем их, испарение с поверхности почвы, использование для полива сельскохозяйственных культур вод повышенной минерализации, а также несвоевременное проведение агротехнических мероприятий, ведущее к обесструктуриванию почвы.

Для защиты орошаемых земель от засоления и подтопления применяют комплекс агротехнических, мелиоративных и лесомелиоративных мероприятий. К ним относятся: экономное использование оросительной воды с минимальными потерями ее в сети и на орошаемых полях.

Для борьбы с потерями воды на мелиоративных системах применяют экраны, облицовки и другие противофильтрационные средства, строгий учет и автоматизацию водоподачи, прогрессивные методы орошения. Оросительные системы постоянно совершенствуются.

Наиболее совершенные оросительные системы находятся в южных районах европейской части РФ. В РФ закрытая оросительная сеть и дождевание проводятся на 59 % поливных площадей.

Еще более эффективны капельное и аэрозольное орошение. В районах с большим дефицитом пресной воды для полива используют слабоминерализованные природные воды. Это практикуется в Ставропольском крае, Заволжье и не вызывает отрицательных последствий.

Одна из существенных задач охраны окружающей среды при орошении - борьба с загрязнением водотоков коллекторно-дренажными стоками высокой минерализации со значительным содержанием ядохимикатов, удобрений и других токсичных веществ. В настоящее время для предохранения природных вод от загрязнений используют дренажно-коллекторные стоки как возвратные воды.

В отдельных районах страны проводят контроль за химическим составом вод. Данные таких наблюдений применяют для прогноза минерализации при планировании орошаемых и рыбохозяйственных мероприятий. С 1974 г. установлен систематический контроль за качеством природных вод на всех вводимых в действие оросительных системах.

В стране основными методами предупреждения и ликвидации засоления являются дренаж, промывки, гипсование солонцов и агромелиорация. Коллекторно-дренажная сеть должна находиться в хорошем рабочем состоянии.

Большую осторожность соблюдают и при освоении песчаных массивов, мелиорация которых возможна только при проведении культуртехнических мероприятий. При капитальной планировке поверхности будущих полей площади отдельных участков не превышают 4-5 га, затем их объединяют в один обрабатываемый массив. Строительные работы проводят ранней весной по влажной почве, что уменьшает опасность ветровой эрозии. После увлажнения участки засевают культурами-освоителями: ячменем, суданской травой, пшеницей. По границам и внутри мелиорируемых участков для борьбы с засухой, суховеями, пыльными бурями в районах орошаемого земледелия широко проводят агролесомелиоративные мероприятия. Под защитные насаждения отводят 1,5-2% площади, иногда до 4% и более. При проектировании оросительных систем, согласно действующим инструкциям, обязательны защитные полосы вдоль каналов. Создают защитные лесонасаждения из местных древесных пород.

Большое значение придают охране оросительной сети от зарастания растительностью. Для борьбы с зарастанием каналов перспективно использование рыб: белого амура и толстолобика. Толстолобик поедает фитопланктон, а белый амур - элодею, рдесты, осоки и другие сорняки. Для выращивания молоди этих рыб строят специальные пруды.

Охране ландшафтов, в которых проводят строительство крупных оросительных систем, придают большое значение. В лесостепной и степной зонах создаются заповедники для охраны и изучения типичных естественных ландшафтов аридной зоны. Проведенные в аридной зоне природоохранные мероприятия способствовали сохранению многих видов животных. Заповедники играют существенную роль в охране истоков рек, питающих оросительные системы. Большое значение для защиты биогеоценозов, формирующихся на обводненных территориях, имеют охранные зоны вдоль оросительных каналов. Оросительные каналы, водохранилища и озера, создаваемые при строительстве оросительных систем, привлекают большое количество водных и околоводных видов животных.

Для охраны почв от вторичного засоления создаются дренажные устройства, которые должны обеспечить расположение уровня грунтовых вод на глубине не менее 2,5-3 м, и системы каналов с гидроизоляцией для предотвращения фильтрации воды. В случае накопления водорастворимых солей рекомендуется промывка почв на фоне глубокого рыхления и пахоты с дренажным водоотводом для удаления солей из корнеобитаемого слоя почвы. Охрана почв от содового засоления и слитости требует мероприятий с использованием приемов химической мелиорации. Они включают в себя гипсование почв, применение минеральных удобрений, содержащих кальций, а также введение в севооборот многолетних трав.

Для борьбы с первичным (естественным) и вторичным засолением большое значение придается посеву солеустойчивых растений, поддержанию поверхностного слоя почвы в рыхлом состоянии с комковатой структурой. Для поддержания орошаемых земель в хорошем мелиоративном состоянии наряду с другими факторами необходимы изучение и анализ элементов водного баланса грунтовых вод, что позволяет количественно оценить приходные и расходные элементы водного баланса грунтовых вод. Для оценки динамики засоленности почв один раз в 3-5 лет проводят солевую съемку участков орошаемой территории.