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.