УДОСКОНАЛЕННЯ МЕТОДІВ ЗМЕНШЕННЯ ТЕХНОГЕННОГО ЗАБРУДНЕННЯ ҐРУНТОВОГО СЕРЕДОВИЩА : Совершенствование методов УМЕНЬШЕНИЕ техногенного загрязнения грунтовых сред

Краткое содержание

У вступі обґрунтована актуальність роботи, яка вирішується у дисертаційній роботі, визначена мета та завдання досліджень, охарактеризовано наукову та практичну новизну і практичне значення одержаних результатів.

У першому розділі приведено критичний аналіз літератури, щодо питання міграції різного роду забрудників у навколишньому природному середовищі. Основна увага була приділена забрудненню ґрунту компонентами мінеральних добрив, особливо азотних, які широко застосовуються у сільському господарстві на всій території України. Великий вклад у вирішення проблеми забруднення навколишнього середовища мінеральними добривами, важкими та радіоактивними металами, відходами в процесі розробки різного роду родовищ, нафтопродуктами внесли українські та зарубіжні вчені: Адаменко О.М., Семчук Я.М., Шкіца Л.Є., Рудько Г.І., Гумницький Я.М., Мальований М.С., Медведєв В.В., Kowalik P., Kladivko E. J., Van Scoyos G.E., Rup K., Orzechowski Z., Prywer J., Charbeneau R.J., Wilcock P.R. та ін.

Встановлено, що атмосферні опади та вологість ґрунту сприяють інтенсивному розчиненню внесених гранульованих мінеральних добрив, що призводить до забруднення нітратами ґрунтів, а також ґрунтових і підземних вод за рахунок їх міграції, а постійне їх накопичення у нижніх шарах ґрунтового середовища спричиняє їх потрапляння у водоносні горизонти, які використовуються для забору питної води, кількість якої є обмежена. Виявлено, що кількість опублікованих результатів досліджень є недостатньою для ефективного вирішення проблеми антропогенного забруднення ґрунтів компонентами азотних добрив. На основі критичного аналізу джерел літератури визначено мету і задачі досліджень.

У другому розділі приведено характеристику об’єктів дослідження та методики проведення експериментальних досліджень. Наведені схеми розроблених експериментальних установок для дослідження процесу міграції мінеральних добрив за постійної вологості середовища, у випадку періодичного зволоження середовища, а також схему установки для нанесення плівкових покриттів на тверді частинки. Особливістю розроблених установок є те, що вони дають змогу проводити відбір проб по глибині ґрунтового середовища для дослідження молекулярно-дифузійного перенесення забрудників у вертикальному профілю ґрунту, а також відбирати проби фільтрату, який пройшов крізь шар ґрунту. Подано методики дослідження процесу міграції компонентів азотних добрив вглиб ґрунтового середовища молекулярно-дифузійним шляхом та конвективно. Описано методики дослідження регульованого вивільнення цільового компоненту із капсульованих добрив в залежності від водневого показника середовища і вмісту легкорозчинної кристалічної речовини у складі полімерного покриття, що дає змогу прогнозувати вивільнення добрив залежно від грунтово-кліматичних умов середовища.

У третьому розділі наведені теоретичні аспекти процесу міграції компонентів азотних добрив у ґрунтовому середовищі за різних грунтово-кліматичних умов. Забруднення ґрунтового середовища компонентами добрив шляхом їх міграції вглиб ґрунту складає основну загрозу накопичення забруднюючих речовин як у нижніх шарах ґрунту, так і у водоносних горизонтах, що спричиняє екологічну небезпеку в майбутньому. Оскільки цей процес відбувається постійно, то зменшення його інтенсивності є одним із основних шляхів запобігання забруднення довкілля.

На відміну від локального техногенного забруднення, масштаби якого можна фактично оцінити і спрогнозувати наслідки, забруднення добривами відбувається на всій території України, де займаються землеробством, але спрогнозувати рівень забруднення зони аерації і ґрунтових вод на сьогоднішній день практично неможливо. Проникнення добрив вертикальним профілем ґрунту відбувається двома шляхами: за рахунок молекулярно-дифузійного перенесення у випадку відсутності атмосферних опадів і за рахунок конвективного перенесення, коли випадають атмосферні опади і відбувається швидке вимивання добрив із родючого шару ґрунту.

Під час розроблення математичних моделей основну увагу приділяли наступним можливим випадкам процесу міграції:

1)        випадки постійної та змінної концентрації мінерального добрива у поверхневому шарі ґрунту за відсутності атмосферних опадів та вегетації рослин;

2)        теоретичний аналіз міграції за наявності вегетації рослин, коли відбувається засвоєння частини мінеральних добрив кореневою системою.

Вище перераховані випадки в комплексі складають неперервний потік компонентів добрив вглиб ґрунту, що сприяє забрудненню довкілля протягом всього року. Після внесення мінеральних добрив у ґрунтове середовище відбувається їх поступове розчинення та переміщення вертикальним профілем ґрунту залежно від середовища та терміну їх застосування. Спочатку у поверхневому шарі ґрунту протягом деякого періоду часу залишається постійна концентрація, а далі відбувається проникнення компонентів добрив вглиб ґрунту, що супроводжується зменшенням поверхневої концентрації.

Умова підтримання у поверхневому шарі постійної концентрації виконується за умови внесення мінеральних добрив у передпосівний період, коли відсутні рослини, а кількість добрив, яка проникає вглиб ґрунту, є достатньо малою, що не призводить до зміни поверхневої концентрації. Така модель відповідає також періоду розчинення твердого мінерального добрива у поверхневому шарі за умови вологого ґрунту. Математична модель представляється системою рівнянь, які описують міграцію добрив у ґрунті: