
- •1.1. Загальні поняття
- •Родовищ корисних копалин [8]
- •Запасами деяких видів корисних копалин [15]
- •1.2. Металічні корисні копалини
- •1.2.1. Титанові руди та руди кольорових металів
- •1.2.2. Радіоактивні метали та поліметалічні руди
- •1.2.3. Дорогоцінні метали та коштовне каміння
- •1.3. Неметалічні корисні копалини
- •1.3.1. Сировина для металургії
- •1.3.2. Сировина для гірничо-хімічного та агропромислового комплексів
- •Сировини на території України:
- •1.3.3. Інша нерудна сировина (вапняки, глауконіт, барит)
- •1.3.4. Сировина для будівельної індустрії
- •1.4. Енергетичні ресурси
- •1.4.1. Фундаментальні концепції щодо енергетичного стану біосфери
- •1.4.2. Енергетична характеристика навколишнього середовища
- •Ккал/см2/рік [3]
- •(За р. Г. Дерев'янком, 1987)
- •1.4.3. Паливно-енергетичні ресурси
- •1.4.3.1. Нафта, газ і конденсат в Україні
- •І газу в Україні[14, 15]
- •1.4.3.2.Тверді горючі копалини
- •1.4.3.3. Метан вугільних родовищ
- •1.4.3.4. Уранові руди
- •1.4.4. Відновлювальні і нетрадиційні джерела енергії
- •До електричних мереж в деяких країнах, мВт
- •1.4.5. Еколого-економічні проблеми використання мінерально-сировинних ресурсів
- •Контрольні запитання
- •Література до розділу 1
- •2.1. Загальні поняття. Водні ресурси Світу
- •2.2. Характеристика водних ресурсів України
- •2.2.1. Поверхневі водні ресурси
- •2.2.2. Підземні, мінеральні та термальні води
- •2.3. Екологічний стан водних ресурсів
- •2.4. Охорона та використання водних ресурсів
- •2.4.1. Охорона вод від забруднення
- •2.4.2. Раціональне використання водних ресурсів
- •2.4.3. Гідрологічний стан річок та заходи боротьби зі шкідливою дією вод
- •2.4.4. Оптимізація управління щодо раціонального використання водних ресурсів
- •2.5. Державний контроль за використанням і охороною водних ресурсів
- •Контрольні запитання:
- •Література до розділу 2
- •3.1. Хімічний склад та екологічне значення атмосферного повітря
- •3.2. Екологічне значення основних компонентів атмосферного повітря
- •3.3. Екологічний стан атмосферного повітря в Україні
- •3.4 Техногенний та “природний” парниковий ефекти
- •3.5.Охорона та раціональне використання атмосфери
- •Контрольні запитання
- •Литература до розділу 3
- •4.1. Лісові ресурси і рослинний світ
- •4.1.1. Поняття про лісові ресурси. Лісові ресурси планети та їх використання
- •4.1.2. Лісові ресурси і рослинний світ України
- •Деревними породами [12]
- •4.1.3. Рекреаційне використання лісів
- •4.1.4. Екологічний стан лісів та їх відновлення
- •4.1.5. Законодавча база щодо охорони лісів і рослинного світу
- •4.2. Тваринний світ
- •4.2.1 Тваринний світ як складова біологічних ресурсів та передумова життєдіяльності людства
- •4.2.2. Тваринний світ України
- •4.2.3. Мисливські ресурси України
- •4.2.4. Господарська діяльність і тваринний світ
- •4.2.5. Законодавча база з питань охорони тваринного світу в Україні
- •Контрольні запитання
- •Дайте визначення поняття “лісові ресурси”. Які лісові ресурси відносять до лісових ресурсів загальнодержавного значення, а які – до місцевого?
- •Література до розділу 4
- •5.1. Біосферна роль земельних ресурсів
- •5.1.1. Поняття про земельні ресурси та екологічні проблеми, пов'язані з їх експлуатацією
- •5.1.2. Ґрунтовий покрив як природний ресурс
- •5.1.3. Екологічні функції ґрунтового покриву
- •Екосистема ґрунту і її еволюція
- •5.2. Земельні ресурси Світу
- •5.2.1. Розподіл земельних ресурсів по материках, їх використання і природна продуктивність
- •Над рівнем моря (за даними фао, 1982)
- •В деяких країнах світу [6]
- •5.3. Земельні ресурси України та їх використання
- •Станом на 1.01.2005 р. [46]
- •Станом на 01.01.2005 р. [46]
- •5.3.1. Географія та структура ґрунтового покриву
- •5.4. Екологічні наслідки антропогенних змін ґрунтового покриву
- •За характером ґрунтового покриву [41]
- •По континентах [41]
- •5.5. Ерозія ґрунтів та протиерозійні заходи
- •5.6. Зрошувані землі
- •5.6.1. Поширення зрошуваних земель в Україні
- •Станом на 2006 р.)
- •(За даними Держводгоспу України)
- •(За матеріалами Держводгоспу України):
- •Херсонської області
- •5.6.2. Водно-сольовий режим і його регулювання
- •5.6.3. Якість поливної води і засолення ґрунтів
- •5.6.4. Вторинне засолення і осолонцювання ґрунтів: прогнозування та профілактика
- •5.6.5. Промивки засолених грунтів
- •5.6.6. Фітомеліоративні заходи
- •5.7. Використання перезволожених та осушених земель
- •Контрольні запитання
- •Література до розділу 5
- •6.1. Промислове виробництво та порушення земель
- •6.1.1. Класифікація порушених територій
- •6.1.2. Зміна природних ландшафтів
- •6.1.3. Порушення ґрунтів під час добування
- •6.2.Рекультивація порушених земель
- •6.2.1. Оцінка розкривних порід за їх придатністю до біологічної рекультивації
- •6.2.3.Екологічні основи рекультивації земель
- •6.2.4. Характеристика промислових відвалів
- •6.1.8. Використання рекультивованих земель
- •6.3. Рекультивація вироблених торфовищ
- •6.3.1. Етапи рекультивації та штучні водойми
- •6.3.2. Сільськогосподарське використання торфовищ
- •Контрольні запитання
- •7. Які вимоги до біологічного освоєння порід, складених у відвал?
- •Література до розділу 6
- •Контрольні запитання
- •Література до розділу 7
- •Предметний покажчик
- •Охорона та раціональне використання природних ресурсів і рекультивація земель
- •10008, М. Житомир, бульвар Старий, 7, тел.: (0412)–37-49-44
- •10008, М. Житомир, вул. Мала Бердичівська, 17а, тел.: (0412)–42-00-06
5.6.3. Якість поливної води і засолення ґрунтів
Кількість і якість зрошувальної води є потужним фактором, який суттєво впливає на стан земель і родючість ґрунтів в процесі багаторічної експлуатації зрошуваної системи. Оцінка води як джерела зрошення є обов'язковим елементом виробничих меліоративних досліджень. Придатність води для зрошення і її вплив на гідрогеолого-меліоративний стан земель обумовлені наступними характеристиками:
– якість води як джерела живлення рослин залежить від солестійкості зрошуваних культур та характеристики грунтових порових розчинів;
– зрошувальна вода є фактором, який впливає на зміну властивостей ґрунту (при цьому слід враховувати властивості ґрунту і вміти прогнозувати зміни, що виникають при взаємодії ґрунту і зрошувальної води).
Слід також оцінювати якість води за екологічними критеріями з метою попередження її можливого негативного впливу на компоненти природного середовища та на здоров'я населення.
Комплексна оцінка зрошувальної води і її вплив на гідрогеолого-меліоративний стан земель повинна розглядати:
– оцінку загальної мінералізації зрошувальної води з точки зору небезпеки вторинного засолення ґрунтів і створення умов, що пригнічують розвиток рослин внаслідок накопичення солей в грунтових розчинах;
– оцінку токсичної дії окремих іонів, що знаходяться в поливній воді;
– вплив зрошувальної води на водопроникність ґрунту (розвиток процесів елювіювання або осолонцювання).
Всі перелічені вище питання розглядаються на основі даних хімічних аналізів, в процесі яких визначається загальний вміст у воді солей (мінералізація в г/л) та вміст окремих іонів: Ca++, Mg++, Na+, CO3--, Cl-, SO4--, [B(OH)4]-, NO3-, а також за значенням водневого показника рН.
Оцінка загальної мінералізації води в зв'язку із небезпекою засолення ґрунтів. Багаторічний досвід зрошення показав, що придатною для зрошення є вода з мінералізацією 0,2–1,0 г/л. Мінералізація 1–2 г/л небезпечна щодо засолення земель. Вода з мінералізацією 3–5 г/л придатна тільки в порядку виключення на піщаних ґрунтах за умов доброї дренованості і здійснення промивного режиму.
В США вода з мінералізацією меншою ніж 0,2 г/л вважається повністю придатною для зрошення; 0,2–0,5 г/л – придатною за умови створення помірно-промивного режиму зрошення; 0,5–1,0 г/л – придатною для використання на легких за механічним складом ґрунтах за умови доброї дренованості і створення промивного режиму; 1–3 г/л – непридатною, або придатною в дуже обмежених кількостях.
За небезпекою вторинного засолення ґрунтів зрошувальна вода поділяється на три категорії: вода доброї, середньої та поганої якості (табл. 5.17).
Таблиця 5.17. Оцінка якості зрошувальної води за небезпекою засолення ґрунтів (Є.І. Панкова, А.Н. Прохоров, 1985)
Показник |
Якість зрошувальної води |
||
добра (небезпеки засолення немає) |
середня (є небезпека засолення) |
погана (висока небезпека засолення) |
|
Мінералізація, г/л |
<0,45 |
0,45–1,90 |
>1,90 |
Слід відмітити, що у всіх випадках при поливах мінералізованою водою необхідно обов'язково здійснювати промивний режим зрошення. На кожний 1 г/л солей у зрошувальній воді В.А. Ковда (1980) пропонував збільшувати норми промивних поливів на 5–10%. При зрошенні водою лужного складу з мінералізацією 0,5–1,0 г/л, поряд з промивним режимом зрошення слід проводити хімічну меліорацію.
Вимоги до зрошувальної води з урахуванням солестійкості сільськогосподарських культур. При оцінці придатності води для зрошення враховується солестійкість сільськогосподарських культур (табл. 5.18). Зрошувальна вода середньої та поганої якості може використовуватися для поливу переважно середньо- та високостійких культур.
Слід враховувати не лише концентрацію солей, але й їх склад. Навіть для найбільш солестійких культур критичними є концентрації солей в ґрунтах: Na2SO4 – 1%, NaCl і Na2CO3 – 0,5%. Граничними для люцерни є концентрації солей Na2SO4 – 0,07%, Na2CO3 – 0,03–0,09%, NaCl – 0,036%.
Хлориди в умовах типової польової вологості затримують ріст пшениці при вмісті хлорид-іона в ґрунті 0,01%, а при вмісті 0,04–0,05% не дають можливості зійти сходам рослин. Лужність токсична в тих же межах: більше 0,05–0,06% НСО3 або більше 0,01% СО3 посилюють негативну роль хлоридів. Для пшениці, як і для більшості інших рослин, найбільш токсичними солями є нормальна й двовуглекисла вода, NaCl та нітрати, вміст яких у кількості 0,5–0,7% цілком знищує врожай. Ознаками небезпечного вмісту соди є кількість НСО3- понад 0,08% (1,4 м-екв) при рН > 8,3 та СО3-- понад 0,001% (0,03 м-екв).
Таблиця 5.18. Солестійкість сільськогосподарських культур (Є.І. Панкова, А.Н. Прохоров, 1985)
Солестійкість культур |
Сільськогосподарські культури |
Витримують без збитків для врожаю концентрацію солей у водній витяжці ґрунту, г/л |
1. Найбільш солестійкі |
Ячмінь, овес, бавовник, цукровий буряк, рис та ін. |
<4,5–5,1 |
2. Середні за солестійкістю |
Пшениця яра, буряк столовий, соя, капуста, люцерна |
<1,3–3,2 |
3. Низька солестійкість |
Плодові (абрикоси, персики, груші та ін.) і городні (цибуля, морква та ін.) |
<0,6 |
Оцінка токсичності для рослин окремих іонів у зрошувальній воді. Різні солі та іони в поливній воді і ґрунті неоднаково небезпечні для рослин, тому слід враховувати вміст у воді окремих найбільш токсичних іонів (натрій, хлор, бор, нітрати), а також загальну лужність (НСО3-) та водневий показник рН.
Гранично допустимий вміст Nа+ – 3 м-екв, Cl- – 3–4, [B(OH)4] – 0,7, нітратів (NO3-) – 5 м-екв/100г, величини рН – 6,5–8,4. Вміст в зрошувальній воді іонів Na, Cl і B вище вказаних меж може призвести до їх накопичення в клітинах рослин, викликати опіки листя, особливо при поливах дощуванням в денну спеку. Тому до оцінки якості води, яка використовується при дощуванні, слід підходити більш вимогливо, а поливи рекомендується здійснювати у нічний час.
Оцінка якості води в зв'язку зі зміною водопроникності ґрунтів проводиться із урахуванням загальної мінералізації зрошувальної води та співвідношення деяких іонів в цих водах. За вмістом солей води діляться на 4 категорії: вода низької мінералізації (<0,3 г/л), вода доброї якості (вміст солей – 0,30–0,45 г/л), вода середньої якості (0,30–0,12 г/л) і вода поганої якості (<0,12 г/л). Останні дві категорії здатні викликати порушення мінеральної частини ґрунту і, в зв'язку з цим, сприяти процесу елювіювання та зниження водопроникності.
При оцінці води стосовно небезпеки осолонцювання ґрунтів та зниження водопроникності слід враховувати склад катіонів у воді та мінералогічний склад ґрунтів. Співвідношення катіонів у воді впливає на активність іону Na та на його властивість проникати у грунтовий поглинаючий комплекс, що враховується в американській класифікації показником натрієвого адсорбційного відношення (SAR), який визначається за формулою Гапона:
SAR =
,
(5.5)
де: Na+ , Ca2+ , Mg2+ – концентрація катіонів солей, м-екв./л.
При SAR< 10 небезпека осолонцювання мала, при SAR = 10–18 – середня, при SAR = 18–26 – висока, при SAR > 26 – дуже висока.
Проведена класифікація не враховує резерви Са2+ в ґрунтах, тому і оцінка можливості осолонцювання в ряді випадків буде перебільшеною. Додатковий ефект від наявності резервів кальцію в ґрунтах враховує "вивірене" натрієво-адсорбційне відношення SAR* (С.Я.Сойфер, 1978):
SAR* =
[1+(8,4–рНс)],
(5.6)
де рНс – розрахункова величина, що враховує суму катіонів Са2+ + Mg2+ і аніонів СО32- + НСО3-.
рНс =(рК2 – рКс) + р (Са2+ + Mg2+ ) + рAlк (5.7)
Значення складових формули 5.3 наведені в таблиці 5.19.
При рНс > 8,4 умови для розчину вапна в ґрунті при фільтрації поливної води сприятливі. При рНс < 8,4 спосте-рігається тенденція до випаду вапна з поливної води.
Якщо SAR* < 6 , то осолонцювання не очікується, при SAR* = 6–9 можливе поступове накопичення солей в ґрунті, при SAR* > 9 є небезпека осолонцювання ґрунтів.
SAR може бути зменшене шляхом збільшення концентрації кальцію у зрошувальній воді. В роботах американського вченого Л.К. Стромберга відмічається, що поливні води повинні вміщувати не менше 20 мг/л кальцію для попередження дисперсії ґрунту. За даними Бюро меліорації США, норма внесення гіпсу на 1230 м3 поливної води повинна бути 90–450 кг. З досліджень, що проведені в США, значний інтерес викликає вивчення можливості використання мінералізованої води при поливі дощуванням. Відмічено, що листя здатне поглинати хлор, натрій, бор та інші токсичні для рослин елементи.
Допустимий вміст хлору в зрошуваній воді при поливі дощуванням складає 100 мг/л, натрію – 70 мг/л.
Оцінка якості зрошуваних вод за коефіцієнтом іонного обміну (К) проводиться за формулою:
К =
,
(5.8)
де S – мінералізація води, г/л;
Сa, Mg і Na – вміст катіонів у воді, г/л.
При К³1 вода вважається придатною для зрошення, при К < 1 – непридатною.
Таблиця 5.19. Таблиця для визначення рНс в залежності від суми катіонів і аніонів [42]
Са+++Мg+++ +Na+, мг • екв./л |
pК2-рКс |
Са+++Мв++, мг • екв./л |
Р (Са+++ Мg++) |
СO3 --+НСО3-, мг • екв./л |
рАLк |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
0,5 |
2,11 |
0,05 |
4,60 |
0,05 |
4,30 |
0,7 |
2,12 |
0,10 |
4,30 |
0,10 |
4,00 |
0,9 |
2,13 |
0,15 |
4,12 |
0,15 |
3,82 |
1,2 |
2,14 |
0,20 |
4,00 |
0,20 |
3,70 |
1,6 |
2,15 |
0,25 |
3,90 |
0,25 |
3,60 |
1,9 |
2,16 |
0,32 |
3,80 |
0,31 |
3,51 |
2,4 |
2,17 |
0,39 |
3,70 |
0,40 |
3,40 |
2,8 |
2,18 |
0,50 |
3,60 |
0,50 |
3,80 |
3,3 |
2,19 |
0,63 |
3,50 |
0,63 |
3,20 |
3,9 |
2,20 |
0,79 |
3,40 |
0,79 |
3,10 |
4,5 |
2,21 |
1,00 |
3,30 |
0,99 |
3,00 |
5,1 |
2,22 |
1,25 |
3,20 |
1,25 |
2,90 |
5,8 |
2,23 |
1,58 |
3,10 |
1,57 |
2,80 |
6,6 |
2,24 |
1,98 |
3,00 |
1,98 |
2,70 |
7,4 |
2,25 |
2,49 |
2,90 |
2,49 |
2,60 |
Закінчення таблиці 5.19
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
8,3 |
2,26 |
3,14 |
2,80 |
3,13 |
2,50 |
9,2 |
2,27 |
3,90 |
2,70 |
4,00 |
2,40 |
11,0 |
2,28 |
4,97 |
2,60 |
5,00 |
2,30 |
13,0 |
2,30 |
6,30 |
2,50 |
6,30 |
2,20 |
15,0 |
2,32 |
7,90 |
2,40 |
7,90 |
2,10 |
18,0 |
2,34 |
10,0 |
2,30 |
9,90 |
2,00 |
22,0 |
2,36 |
12,5 |
2,20 |
12,5 |
1,90 |
25,0 |
2,38 |
15,8 |
2,20 |
15,7 |
1,80 |
29,0 |
2,40 |
19,8 |
2,00 |
19,8 |
1,70 |
34,0 |
2,42 |
|
|
|
|
39,0 |
2,44 |
|
|
|
|
45,0 |
2,46 |
|
|
|
|
51,0 |
2,48 |
|
|
|
|
59,0 |
2,50 |
|
|
|
|
67,0 |
2,52 |
|
|
|
|
76,0 |
2,54 |
|
|
|
|
При розробці меліоративних заходів слід враховувати, що у зоні Сухого Степу, де зрошуються переважно слабко дреновані і безстічні ландшафти з темно-каштановими ґрунтами, міне-ралізація поливної води не повинна перевищувати 0,7–0,8 г/л, а вміст в ній натрію – 25% від суми кальцію і магнію. Дуже важливо, щоб в поливній воді рН був £ 7,5.
В степовій зоні звичайних та південних чорноземів, а також в лісостеповій зоні типових чорноземів вимоги до якості зрошуваної води підвищуються: мінералізація не повинна перевищувати 0,5–0,6 г/л при вмісті натрію не вище 10–15% суми кальцію і магнію та рН = 7. На зрошуваних системах степової зони України, де використовують воду з рН ³ 8,0–8,5, має місце тенденція до збільшення її лужності, що негативно впливає на стан ґрунту, викликає його осолонцювання та олужнювання.
Якщо властивості ґрунту дозволяють порівняно швидко оновлювати грунтовий розчин і грунти не мають сорбційних властивостей, то за частих поливів можливо використовувати води із мінералізацією більше 3–5 г/л, а в окремих випадках – до 8–15 г/л.
Разом з тим, в ряді випадків доцільно використовувати мінералізовані води для промивки солончаків. Солі двохвалентних катіонів мають здатність коагулювати дисперговані ґрунтові частинки і колоїди, збільшуючи таким чином швидкість фільтрації промивної води. Коагулююча здатність мінералізованих вод тим вища, чим менше відношення іонів натрію до кальцію, або натрію до суми лужноземельних катіонів.
За результатами досліджень, проведених в умовах Волгоградського Заволжя, граничний стан натрію у зрошувальній воді складає 50% суми катіонів. Підземні води з великим вмістом натрію можуть бути використані в цих умовах після поліпшення їх якості і попереднього внесення гіпсу в грунт.
Дослідами, проведеними в Україні, встановлено, що вода може викликати осолонцювання ґрунту при вмісті в ній Na+ + К+ > 65% суми катіонів.
Екологічну оцінку якості зрошувальної води за вмістом окремих мікроелементів та важких металів проводять згідно відомчого нормативного документу ВНД 33-5,5-02-97 [9] (табл. 5.20).
Таблиця 5.20. Оцінка якості зрошувальної води за вмістом мікроелементів та важких металів (мг/л) [9]
Назва елементу |
Оцінка якості води |
|||
І клас |
ІІ клас |
|||
Алюміній |
Менше 2,0 |
від 2,0 до 5,0 |
||
Літій |
Менше 1,0 |
від 1,0 до 2,5 |
||
Залізо* |
Менше 2,0 (0,3)** |
від 2,0 до 5,0 |
||
Цинк* |
Менше 0,5 |
від 0,5 до 1,0 |
||
Марганець* |
Менше 0,5 |
від 0,5 до 1,0 |
||
Хром(Сr3+)* |
Менше 0,2 |
від 0,2 до 0,5 |
||
Молібден |
Менше 0,005 |
від 0,005 до 0,01 |
||
Ванадій |
Менше 0,05 |
від 0,05 до 0,1 |
||
Вольфрам |
Менше 0,03 |
від 0,03 до 0,05 |
||
Вісмут |
Менше 0,05 |
від 0,05 до 0,1 |
||
Фтор |
Менше 0,8 |
від 0,8 до 1,5 |
||
Бор* |
Менше 0,2 |
від 0,2 до 0,5 |
||
Селен |
Менше 0,01 |
від 0,01 до 0,02 |
||
Нікель* |
Менше 0,08 |
від 0,08 до 0,2 |
||
Мідь* |
Менше 0,08 |
від 0,08 до 0,2 |
||
Хром (Сr6+)* |
Менше 0,05 |
від 0,05 до 0,1 |
||
Кобальт* |
Менше 0,02 |
від 0,02 до 0,05 |
||
Свинець* |
Менше 0,02 |
від 0,02 до 0,05 |
||
Кадмій* |
Менше 0,005 |
від 0,005 до 0,01 |
||
Ртуть* |
Менше 0,002 |
від 0,002 до 0,005 |
||
Берилій |
Менше 0,05 |
від 0,05 до 0,1 |
||
Миш'як |
Менше 0,02 |
від 0,02 до 0,05 |
||
Примітки. * Пріоритетна група елементів згідно з ГОСТ 17.1.2.03; |
||||
** Для крапельного зрошення. |
|
|
Багаторічні теоретичні та експериментальні дослідження, проведені вітчизняними та зарубіжними вченими, свідчать про необхідність надійного обґрунтування еколого-меліоративних заходів щодо використання мінералізованих вод для зрошення і промивок в конкретних природно-кліматичних, ландшафтних і водогосподарських умовах. Крім того, важливими є біологічні і медичні аспекти, що пов'язані з багаторічним використанням мінералізованих вод у великих масштабах.
Актуальність проблеми використання мінералізованих вод в сільському господарстві України, як і у багатьох інших країнах, зростає в зв'язку зі збільшенням площ зрошуваних і дренованих земель та об'ємів колекторно-дренажних вод різної якості і ступеня забрудненості мінеральними (нетоксичними й токсичними) солями і отрутохімікатами. Постійно зростає й кількість стічних вод населених пунктів, які у переважній більшості майже не очищуються та не використовуються.
При розробці меліоративних заходів щодо охорони та раціонального використання зрошуваних земель і всіх резервів водних ресурсів для зрошення і промивок, необхідно вивчати динаміку якості кожного з цих джерел води в процесі експлуатації гідромеліоративних систем та очисних каналізаційних споруд. Слід визначати вплив води прогнозної якості на ріст і розвиток сільськогосподарських культур, на структуру, водно-фізичні властивості і родючість ґрунтів, стан навколишнього природного середовища.