Управление использованием органических отходов в сельском хозяйстве на региональном уровне

• Автор: Тиньгаев, Анатолий Владимирович
• Шифр специальности: 06.01.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 340 с. : ил.

Содержание

Введение. Общая характеристика работы.

Глава 1. Проблема накопления отходов в мире и их влияние на окружающую среду.

1.1. Формирование и особенности состава различных видов отходов и их влияние на окружающую среду.

1.2. Опыт использования органических отходов в сельском хозяйстве.

1.3. Требования к качеству отходов, используемых для повышения плодородия сельскохозяйственных земель. бб
1.4. Концептуальная модель использования органических отходов в сельском хозяйстве (рабочая гипотеза). 78 Глава 2. Теоретическое обоснование возможности использования органических отходов в сельском хозяйстве для восстановления плодородия деградированных земель и малогумусных почв.
2.1. Оценка влияния органических отходов на плодородие почвы, урожайность и качество сельскохозяйственных культур.
2.2. Выявление закономерностей влияния содержания тяжелых металлов в органических отходах на микробиологическую активность почвы.
2.3. Эколого-мелиоративные требования к сельскохозяйственным угодьям при использовании органических отходов в качестве нетрадиционных удобрений.
2.4. Мониторинг обращения органических отходов с учетом их размещения, агро- и эколого-мелиоративных характеристик почвенного покрова с использованием геоинформационных технологий. 105 Глава 3. Модели прогнозирования влияния органических отходов на агрохимические свойства почв сельскохозяйственных угодий.
3.1. Прогнозирование водно-солевого режима почв при орошении сточными водами и животноводческими стоками.
3.2. Модель накопления, миграции и трансформации азота в почве
при использовании органических отходов.
3.3. Прогнозирование запасов гумуса в почве при внесении осадка сточных вод и навоза.
3.4. Модель миграции тяжелых металлов в почве при использовании твердых и жидких органических отходов.
Глава 4. Задача оптимизации использования отходов в качестве нетрадиционных органических удобрений.
4.1. Постановка задачи оптимизации использования органических отходов в сельском хозяйстве.
4.2. Реализация оптимизационной модели использования органических отходов в сельском хозяйстве региона.
4.3. Методология сценарных исследований по использованию органических отходов в сельском хозяйстве региона.
Глава 5. Система поддержки принятия управленческих решений при использовании органических отходов в сельском хозяйстве на региональном уровне.
5.1. Природная и хозяйственная характеристика Алтайского края.
5.2. Формирование и размещение органических отходов в Алтайском крае и их качество.
5.3. Информационная структура использования органических отходов в сельском хозяйстве.
5.4. Разработка региональной модели управления органическими отходами в сельском хозяйстве.
Глава 6. Управление органическими отходами в сельскохозяйственном производстве Алтайского края.
6.1. Проведение сценарных расчетов использования органических отходов в регионе для повышения плодородия почв агроландшафтов
6.2. Оценка экономической эффективности информационной системы управления органическими отходами в сельскохозяйственном производстве.
Выводы
Список используемой литературы

Введение. Общая характеристика работы.
Актуальность. Среди экологических проблем в мире и России можно выделить проблему всевозрастающего количества и разнообразия отходов производства и потребления. Ежегодно в мире образуется около 25-109 т отходов, из них в России более 3,8 млрд. т. По данным Мирового института природных ресурсов объем сточных вод в настоящее время достиг 14100 км3. В России ежегодно образуется более 52 км3 сточных вод и 1,5 км3 животноводческих стоков. В отвалах и хранилищах накоплено более 31 млрд. т. твердых отходов, в том числе токсичных. Из-за недостатка полигонов для захоронения и складирования отходов производства распространена практика их вывоза в места неорганизованного складирования, под которые изъято более 100 тыс. га земель (Государственный доклад, 2009; Масаев, Пермяков, 2009). Все это способствует ухудшению экологической обстановки, 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 ненормируемом использовании или некачественной подготовке органических отходов наблюдается развитие негативных процессов: загрязнение, занитрачивание, засоление и
осолонцевание почв, снижение их биологической активности за счет развития патогенной микрофлоры, ухудшение водно-физических свойств, миграция поллютантов в подземные воды, смыв в поверхностные водоисточники. Для предотвращения или снижения негативных последствий использования органических’ отходов в сельском хозяйстве необходимо разработать методы эффективного управления отходами с учетом особенностей их состава и

причем количество кальция и магния практически не изменяется, а заметно возрастает абсолютное и относительное содержание натрия, что свидетельствует о начавшемся процессе осолонцевания и необходимости проведения мелиоративных мероприятий. За семь лет орошения содержание поглощенного натрия увеличилось с 0,51 до 4,53% в слое 0-20 см, с 0,48 до 4,72% в слое 20-40 см и с 0,52 до 3,28% в слое 40-60 см. Проведение влагозарядковых поливов сточными водами, внесение активного избыточного ила при орошении ускоряет процесс осолонцевания, а твердой фракции стоков - замедляет. Улучшается плодородие южного чернозема, что обусловлено, с одной стороны, поступлением питательных веществ со сточными водами, с другой - активизацией биохимических процессов в орошаемой почве, связанных с преобразованием азотсодержащего органического вещества, повышением подвижности фосфора и калия почвы (Бойко, Бескровный; 1988).
Почти все сточные воды содержат тяжелые металлы. Промышленные и хозяйственные сточные воды содержат такие металлы, как медь, никель, свинец, кадмий, цинк, молибден и др.
На величину концентрации металлов в очищенных стоках влияет эффективность работы очистных сооружений. Широкий диапазон концентраций микроэлементов в стоках объясняется изменением биологической активности на сооружениях искусственной очистки. Биологическая активность подавляется либо излишне высокой концентрацией тяжелых металлов, либо недостатком их как микроэлементов..
Процессы доочистки сточных вод (добавление известковых или химических коагулянтов, фильтрация через уголь или катионовые и анионовые смолы) могут удалять свыше 90% металлов из стока.
Концентрации микроэлементов в почвенном растворе в основном увеличиваются со снижением pH. На кислых почвах рекомендуется, с целью