Оценка сорбционных свойств лессовых пород в снижении экологических рисков орошаемых территорий

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. В мировой практике инженерно-геологические исследования, направленные на изучение особенностей сорбционных свойств лессовых пород, являются одним из актуальных направлений. Продолжается разработки научных подходов к решению задач охраны подземных вод и верхнего слоя зоны аэрации от загрязнения активизировали поиск путей предотвращения и снижения степени негативного влияния загрязнителей на систему вода-порода-растение. В мировой практике проводится ряд научно-исследовательских работ по определению сорбционных свойств лёссовых пород. В частности, данные исследования связанное с собрционным свойствами лёссовых пород в Канаде, Австралии и Соединенных Штатах признаны к геоэкологическим проблемам. В этой связи одно из основных направлений науки и практики являются выявление влияния сорбционных свойств горных пород в орошаемых районах на природную среду и их грунтовые воды. Внедрение исследования по оценки экологических рисков и их снижения представлет важное значение на современном этапе интенсивного развития. В нашей стране приводятся комплексные меры по предотвращению загрязнения орошаемых территорий, повышению качества питьевой воды в области улучшения здоровья человека. В том числе реализуются программы мониторинга окружающей природной среды. В плане действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан1 предусмотрены следующие задачи по «Совершенствование мелиоративного состояния орошаемых земель, развитие мелиоративных и оросительных сооружений, внедрение интенсивных методов в сельскохозяйственное производство, в первую очередь внедрение современных водосберегающих технологий, высокопроизводительной сельскохозяйственной техники». В связи с этим важное значение представляет проведение новых научно-исследовательских работ по снижению экологических рисков орошаемых территорий, направленных на повышение плодородии почв и сорбционной способности лёссовых пород путем внесения органо-минеральной добавки. Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Указом Президента Республики УП-4947 от 7 февраля 2017 г. «О стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан», Постановлением Президента № ПП-3004 от 24 май 2017 г. «О мерах по созданию единой геологической службы в системе Государственного комитета Республики Узбекистан по геологии и минеральным ресурсам», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере. Целью исследований является оценка изменения сорбционных свойств лессовых пород при внесении органоминеральных добавок. Научная новизна исследований заключается в следующем: впервые разработана методика изменения сорбционных свойств лёссовых пород путем внесения органоминерального комплекса; доказано увеличение сорбционных свойств лессовых пород при добавлении органоминеральный комплекс; определено, что внесение органоминеральный комплекс в почву приводит к увеличению содержания гумуса, общего и аммиачного азота; определено уменьшение переноса подвижных соединений азота, фосфора и калия из зоны аэрации в грунтовые воды после внесения органоминеральный комплекс, что уменьшает их загрязнение. Заключение В результате исследований были получены следующие результаты. 1. Внесение ОМК увеличивает ёмкость поглощения лессовых пород, повышает их сорбционные свойства (сорбирует нитрат-ионы, существенно замедляет и уменьшает их миграцию в зоне аэрации). Тем самым создается определенный «экологический шит/экран», препятствующий проникновению азотных соединений в подземные воды. Защита подземных вод орошаемых территорий является важной задаче, т.к. подземные воды на таких территориях, часто являются единственным источником обеспечения населения пресной водой. 2. Внесение в почву ОМК приводит к интенсивной денитрификации, под которой понимается процесс разрушения азотных соединений под воздействием микроорганизмов, тем самым решается основной вопрос -защита подземных вод от нитратного загрязнения, имеющего региональное распространение на орошаемых площадях. Как показали результаты опытов количество вымытых нитрат-ионов из колонки с ОМК меньше и происходит это более длительное время, что подтверждает наличие сорбирования. 3. Эти факторы, в совокупности с природными факторами (не засоленность почво-грунтов, малая минерализация подземных вод, низкое положение уровней грунтовых вод (более Зм)), повышают защитные свойства зоны аэрации от проникновения остатков минеральных удобрения в грунтовые воды и уменьшают ее загрязнение. 4. Внесении ОМК благоприятно сказывается и на значительном увеличении содержания органического углерода в зоне аэрации в относительно короткие сроки. При внесении ОМК в нормах 5, 10 и 15 т\га в верхнем 0-25 см слое почвы содержание гумуса составляло соответственно 1,52, 1,55, 1,66 т\га против 1,39 т\га на контроле, что на 0,13, 0,16 и 0,27 % выше, чем на опытном участке без внесения ОМК. 5. Внесение ОМК по фону NiooPi-ioKino сопровождается увеличением содержания общего азота в почве, а на содержания валовых фосфора и калия существенного влияния не оказывает. 6. При внесении ОМК в нормах 5, 10 и 15 т/га содержание аммиачного азота в почве существенно повышается по сравнению с контролем во всех сроках определения, что указывает на усиление процессов биологического закрепления азота в почве микроорганизмами и на фиксацию аммония почвенными минералами. 7. Внесение в почву ОМК по фону N200P140K100 способствует повышению содержания в ней усвояемых растениями форм фосфатов и, в то же время не сопровождается вымыванием их в грунтовые и подземные воды. 8. Внесение ОМК по фону N200P140K100 препятствует вымыванию подвижных соединений азота, фосфора и калия из зоны аэрации в лизиметрические воды. Наименьшее вымывание подвижных соединений азота, фосфора и калия в лизиметрические воды наблюдаются при внесении ОМК в нормах 10 и 15 т/га. 9. При внесении ОМК по фону N200P140K100 ДДТ и ДДЕ в почвах лизиметров не обнаружено во всех сроках определения. Содержание же а-ГХЦГ и у-ГХЦГ колеблется в пределах намного низких ПДК. По нашему мнению, это связано с невнесением или применением в очень низких дозах хлор органических пестицидов в последние годы. 10. Внесение ОМК по фону N200P140K100 способствует увеличению урожая хлопка-сырца. При внесении «ОМК» в норме 15 т/га урожай хлопка-сырца составил 38,7 ц/га, против 35,3 ц/га на контрольном варианте. Рекомендации 1. Органоминеральная добавка оказывает благоприятное влияние на защиту подземных вод от загрязнения, одновременно повышая плодородие почв. Следовательно, при его производстве должно быть налажено в соответствии с патентами на изобретения №1АР 03807 «Способ получения удобрения» и №1АР 05541 и «Способ детоксикации почвы» 2. Органоминеральную добавку необходимо вносить во время озимой или зяблевой вспашки в норме не менее 15 тонн на 1 гектар орошаемой пашни. 3. Органоминеральная добавка повышает сорбционную способность грунтов на 10%, содержание гумуса в почве на 15%, а также активность почвенных микроорганизмов.