• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

Боротьба із забрудненням ґрунтів зрошувальними водами

Масштаби зрошення та площі зрошуваних земель у світі безперервно зростають. За даними РАО, 1986 р. у світі зрошувалось понад 200 млн. га, що становить 16 %загальної площі ріллі. Проте не завжди зрошувальні сільськогосподарські меліорації супрово­джуються позитивним ефектом.

Прорахунки у проектуванні, недостатнє врахування екологіч­них чинників, низька якість зрошувальних вод при дефіциті вод­них ресурсів у багатьох випадках негативно впливає на ґрунтовий покрив. Особливо швидко негативні зміни відбуваються у ґрунтах степової зони, де в умовах зрошення утворюються мінералізовані підґрунтові води, які стрімко піднімаються до критичного рівня (за 8 - 10 років з глибини 15 - 20 до 1,5 -2,5 м). Інтенсивно розви­ваються процеси заболочення, осолонцювання та засолення.

Зрошення мінералізованими водами передбачає особливу не­безпеку. Наприклад, наявність соди у зрошувальній воді обумовлює складні фізико-хімічні, мінералогічні та фізичні наслідки, що не­гативно впливають на ґрунтовий покрив. Ґрунтовий вбирний ком­плекс насичується увібраним натрієм на 50 - 70 % ємності катіон­ного обміну. Реакція ґрунтового розчину зростає до рН = 9 - 10.

Придатність води для зрошення оцінюють за такими показниками.

1. Небезпека натрієвого осолонцювання. Оцінюється співвідношен­нями катіонів Ка⁺/Са²⁺ та Nа/(Са⁺ + Мg²⁺), які не повинні пере­вищувати відповідно 1 та 0,7. Якщо ці показники вищі, то воду для зрошення слід піддавати гіпсуванню або розводити прісною водою. Тут і в подальшому вміст катіонів наведено у мг-екв/л.

2. Небезпека магнієвого осолонцювання. Визначається віднос­ним вмістом у воді магнію, перевищення якого впливатиме на грунт несприятливо.

3. Лужна небезпека. Оцінюється вмістом залишкового бікар­бонату натрію: NаНСОз = (НСО₃^- + СО₃^2-) - (Са²⁺ + Мg²⁺). Для ґрунтів степової зони цей вміст не повинен перевищувати 1,25 мг-екв/л. Токсичність карбонату натрію (Nа₂СО₃) виявляється при концентраціях в 4 рази менших, ніж бікарбонату натрію. Вода з вмістом залишкового карбонату натрію менше 0,3 мг-екв/л при­датна для зрошування всіх типів ґрунтів, при вищій концентрації воду необхідно нейтралізувати кислотою. Вважають, що при рН понад 8 вода обов'язково потребує кислування.

4. Небезпека засолення ґрунтів. Оцінюють за масовою концен­трацією (мінералізацією) зрошувальної води та за хлорним показ­ником. За придатністю до зрошен­ня воду ділять на п'ять класів. Вода першого класу при­датна для всіх культур і типів ґрунтів. Вода другого класу може використовуватись для більшості культур і ґрунтів, але при наяв­ності дренажу. Воду третього класу рекомендують застосовувати на легких ґрунтах при забезпеченні промивного режиму зрошен­ня, проминання прісною водою у період між поливами з ураху­ванням солестійкості культур. Використання води четвертого класу дуже обмежується: за умов дотримання вимог, перелічених для води третього класу, ця вода потребує розведення та хімічного поліпшення. Воду п'ятого класу використовувати для зрошення недоцільно.

Для зрошення чорноземів південних і каштанових ґрунтів придатні лише води першого і частково другого класу. Воду тре­тього класу можна застосовувати лише на легких ґрунтах.

Для прогнозування вторинного осолонцювання ґрунту використовуються наступні методи:

Метод А.Н. Ніколаєнка.Вторинне осолонцювання - це розви­ток солонцевого процесу переважно на чорноземах, спричинений зрошенням. З точки зору небезпеки розвитку вторинного осолон­цювання принциповим недоліком існуючих методів оцінки при­датності води для зрошення є те, що вони не враховують власти­востей конкретних ґрунтів, щодо яких буде застосовуватись ця оцінка.Зрошуваний грунт і зрошувальна вода утворюють певну систему, яку слід розглядати у цілому.

А.Н. Ніколаєнко пропонує критерії оцінки якості зро­шувальних вод, що виведені з розгляду іонообмінних рівноваг між катіонами зрошувальної води та ґрунтового вбирного комплексу. Ці критерії визначають хімічним складом зрошувальної води і фізико-хімічними властивостями ґрунтів.

Одназ причин негативного впливу зрошувальної води підви­щеної мінералізації на ґрунти - несприятливе співвідношення в ній катіонів Na, Са і Мg. При зниженому вмісті Са у воді щодо Na або Мg, останні можуть вбиратися ґрунтовим вбирним комплек­сом (ГВК) і витісняти Са, що призводить до натрієвого чи маг­нієвого осолонцювання ґрунту. Несприятливе співвідношення ка­тіонів можна змінювати, збільшуючи концентрацію Са в зрошу­вальній воді розчиненням відповідної солі.

Для опису рівноваги системи з трьох катіонів (Na, Са, Мg) слід використати такі рівняння:

; (3.16)

Якщо концентрації іонів Nа, Са, Мg у воді дорівнюють С_Na, С_Са, С_Мg, то при режимі зрошення можна допустити, що С_рНа = С_Na. Підставивши ці значення в рівнянні (3.16), виразимо значення рівноважної концентрації Са відносно іонів Na і Mg:

(3.17)

(3.18)

Кожна з формул (3.17) і (3.18) визначає мінімальну концентрацію Са у воді, потрібну для збереження початкової рівноваги катіонів у ГВК. Якщо з двох значень вибрати більше, то воно ха­рактеризуватиме концентрацію Са в зрошувальній воді, нижче якої відбуватиметься збільшення вмісту катіонів Na чи Мg або їх обох водночас внаслідок витіснення іона Са з ГВК.

Допустима межа зменшення вмісту Са в зрошувальній воді визначатиметься співвідношенням катіонів у ГВК, при якому виявляються солонцеві властивості ґрунтів. Автор пропонує назвати цей стан критичним. Згідно з дослідними даними, такий стан для більшості ґрунтів спостерігається, коли увібраний Na становить 10 %і більше від ємності катіонного обміну (ЄКО) ґрунту, а концентрації Мg і Са у розчині рівні або Мg перевищує Са.

Виходячи з цих умов, автор наводить формули для розрахунку рівноважних концентрацій Са, що відповідають критичному стану ґрунту:

(3.19)

Отже, рівноважні концентрації Са, що відповідають вихідному і критичному станам ґрунтів, характеризують фізико-хімічніпо­казники ґрунту і катіонний склад води. Їх можна прийняти за стан­дартні, відносно них можна проводити оцінку якості зрошувальної води. З цих двох рівноважних станів за початок відліку вибираємо той, що відповідає найбільшій концентрації Са.

Найбільше із одержаних значень може служити характеристи­кою якості води. Позначимо цей показник ДК (дефіцит Са зро­шувальної води):

ДК = max {∆C_Ca(Na), ∆C_Ca(Mg)}. (3.20)

Фізико-хімічний зміст даного показника полягає в тому, що він дорівнює концентрації іона Са або його солі (в мг-екв/л), яку слід додати до зрошувальної води, щоб при зрошенні ґрунту із зада­ними фізико-хімічними показниками (N_Na, N_Ca, N_Mg, N_Na-Ca, N_Mg-Ca) не відбувалося збільшення вмісту Na і Мg в ГВК, тобто не пору­шувалася рівновага у бік прояву солонцевих властивостей ґрунтів.

Якість води за її дією на грунт можна розділити на три класи.

Перший клас відповідає воді доброї якості: ДК < 0. Зрошення водою цього класу не спричинює негативних змін ґрунту, при ДК < 0 вода має меліорувальний вплив на грунт.

До другого класу належить вода задовільної якості: ДК > 0. Концентрація Са в зрошувальнійводі задовольняє співвідношенню:

> > (3.23)

Зрошення ґрунтів такою водою призводить до збільшення вмісту Na і Мg в ГВК, але не призводить до появи солонцевих ознак ґрунту.

До третього класу належить вода з ДК > 0 і таким співвідно­шенням хімічного складу води і фізико-хімічних показників ґрунтів:

0 < ≤ (3.24)

Вода цього класу непридатна для зрошення, тому що її використання призводить до розвитку осолонцювання у ґрунтах.

Щоб зробити воду придатною для зрошення, тобто перевести з третього до другого класу, потрібно збільшити в ній концентра­цію іона Са.

Метод І.М. Гоголєва та Т.І. Хохленко.Основною вимогою до якості зрошувальних вод є те, щоб ці води не руйнували ґрунто­вих систем того чи іншого таксономічного рівня. Автори вихо­дять з термодинамічних уявлень про природу іонообмінних про­цесів між зрошувальною водою і ґрунтом, а також ґрунтовим роз­чином і ГВК. Метод стосується, головним чином, чорноземів півдня України. Якість зрошувальних вод повинна забезпечувати відносну стійкість ґрунтових систем чорноземів, а також підви­щення родючості ґрунтів. Ці води не повинні мати несприятливої післядії на грунт - спричинювати зростання лужності та появу ознак осолонцювання.

Показники оперативного контролю якості води і стану зро­шувальних ґрунтів такі: температура води, йонна сила розчину, водневий показник (рН), кальцієвий показник (рСа), натрієвий показник (рNa), вапняковий (рН - 0,5рСа) і натрій-кальцієвий (рN - 0,5рСа) потенціали.

Показником довготермінового прогнозу придатності зрошу­вальних вод для зрошення чорноземів півдня України служить коефіцієнт стійкості ґрунтових систем (К), що визначається співвідношенням

. (3.25)

Автори методу звертають увагу на те, що для кожного гене­тичного типу ґрунтів характерне певне співвідношення одно- та двовалентних катіонів, що визначає сутність ґрунтоутворення. Зі зміною цього співвідношення може змінитися і спрямованість процесу ґрунтоутворення. Саме тому при зрошенні чорноземів слід враховувати не лише загальну мінералізацію зрошувальних вод і кількісні показники кальцію та натрію в них, а й реальні співвідношення катіонів у реальних системах грунт - вода, що виражаються через натрій-кальцієвий потенціал. Найпоширеніші на півдні України чорноземи з високою ємністю катіонного обміну (25 - 35 мг-екв/л). Особливістю всіх чорноземів є їх насиченість кальцієм і дуже низький вміст увібраного натрію.

Кальцій у степовій зоні - це своєрідний геохімічний «дик­татор». Згідно з термодинамікою ґрунтових процесів, чорноземи мають дуже високий енергетичний рівень іонного обміну, при якому сорбція натрію теоретично неможлива. Під час взаємодії зрошувальних вод з чорноземами слід враховувати різні енерге­тичні рівні іонного обміну у двоступеневій системі: зрошувальна вода - ґрунтовий розчин - ГВК. Згідно з другим законом термо­динаміки, будь-яка відкрита система прагне до термодинамічної рівноваги, як до межі свого розвитку.

У слабомінералізованих водах значення натрій-кальцієвого потенціалу практично не виходить за межі їх коливань у незрошуваних чорноземах. Тому використання цих вод не приводить до різких змін у стані ґрунтових систем, як це буває при зрошенні чорноземів водами підвищеної мінералізації.

На основі багаторічних режимних досліджень дії зрошуваль­них вод на чорноземні ґрунти автори пропонують виділити такі структурні рівні стійкості ґрунтових систем.

1. Стабільно стійкі ґрунтові системи незрошуваних чорно­земів автоморфних ландшафтів.

2. Стійкі ґрунтові системи, утворені при взаємодії зі зрошу­вальними водами придатної якості.

3. Умовно стійкі системи. Може бути незначне відхилення показників зрошувальних вод від показників ґрунтових розчинів (К = 0,7 - 0,9), яке можна усунути за певних умов.

4. Слабко стійкі системи. Зрошувальна вода істотно змінює параметри ґрунтових систем (К = 0,4 - 0,6).

5. Нестійкі системи (К < 0,4). Утворюються під час взаємодії ґрунтів з водами низької якості, що призводить до різких і незворотних змін у ґрунтових системах, зокрема до осолонцювання, втрати структури тощо. При існуючих методах очищення такі води не придатні для зрошення.

Для визначення показника довготермінового прогнозу К ко­ристуються іон-селективними електродами. рNа—0,5рСа для ґрунту визначають у ґрунтовій пасті при повній вологомісткості ґрунту.

Велика екотоксична небезпека виникає при зрошенні стічними водами. Залежно від походження та умов формування виділяють три групи стічних вод: господарсько-побутові, промислові і тва­ринницькі.

Придатність стічних вод для зрошення оцінюють за хімічним складом.

Нормуванню підлягають і нітрогенні речовини, що накопичу­ються у великих кількостях у ґрунтах і завдають шкоди навко­лишньому середовищу. Допустимі концентрації амонію і нітратів в зрошувальних водах наведені у табл. 3.21.

Якщо у воді одночасно містяться амонійні та нітратні солі, їх сумарна концентрація не повинна перевищувати вказаних у таб­лиці меж по одній з них. Допустимий вміст нітратів (NО₃^-) стано­вить не більше 0,02 мг-екв/л, або 1,0 мг/л.

Нижче наведено максимальні концентрації мікроелементів у зрошувальній воді, мг/л (ГОСТ 17.4.3.05—86):

Для супіщаних і піщаних ґрунтів вказані кількості зменшу­ються на 20 - 30 %.

У випадку, коли зрошувальні води містять декілька шкідли­вих речовин з однаковим обмежувальним показником, сума відно­шень концентрації кожної речовини до відповідної ГДК не по­винна перевищувати одиниці.

Для поліпшення складу зрошувальних вод у відповідності з вказаними вимогами застосовують комплекс заходів: розведення чистою водою; нейтралізацію; механічне чи фізико-хімічне очи­щення та ін.

Таблиця 3.21 - Допустимі концентрації амонію та нітратів у зрошувальних водах для суглинкових і глинистих ґрунтів

Як попереджувальні заходи при зрошенні слід застосовувати обмеження водоподавання і зменшення фільтрації в зрошуваль­них каналах. Не можна допускати порушень йодного балансу місце­вості, слід усувати загрозу підняття рівня підґрунтових вод і забез­печувати їх безпечне відведення за умови підвищеної мінералі­зації. Запорукою правильного зрошення служить автоматизованекерування ним.

Читайте також:

1. Агровиробничі групування ґрунтів господарства
2. Агрофізична деградація ґрунтів
3. Антифеодальна боротьба селянства України: гайдамаччина, опришки, коліївщина
4. Антифеодальна боротьба українського народу
5. Антропогенне забруднення ґрунтів
6. Апарати керування пневматичними приводами.
7. Біомоніторинг ґрунтів
8. Бонітування ґрунтів: діагностичні ознаки та складання шкал бонітування ґрунтів.
9. Боротьба Директорії за відродження УНР. Занепад Української державності.
10. Боротьба доброго начала зі злим
11. Боротьба з корупцією
12. Боротьба з кризою

Переглядів: 777