УДК 628.4
В.А. Крупко, аспірант
Л.М. Клінцов, канд. техн. наук
Чернігівський національний технологічний університет, м. Чернігів, Україна
МОНІТОРИНГ СТАНУ ЗЕМЕЛЬНИХ РЕСУРСІВ ДЛЯ ОРГАНІЗАЦІЇ
ЇХ ЕФЕКТИВНОГО ВИКОРИСТАННЯ
В.А. Крупко, аспирант
Л.М. Клинцов, канд. техн. наук
Черниговский национальный технологический университет, г. Чернигов, Украина
МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ ЗЕМЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ ИХ ЭФФЕКТИВНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
Vitalii Krupko, PhD student
Leonid Klintsov, PhD in Technical Sciences
Chernihiv National University of Technology, Chernihiv, Ukraine
MONITORING THE STATUS OF LAND RESOURCES TO USE THEM EFFECTIVELY
Розроблено математичну модель залежності порушених земель Чернігівщини за період 2005–2012 роки, здійснено прогноз стану земельних ресурсів Чернігівщини з використанням розробленої математичної моделі. Виявлена тенденція зростання кількості порушених земель потребує активного пошуку зменшення антропогенного тиску на землі. Зокрема, одним із напрямів є проведення досліджень з виявлення можливості утилізації вмісту мулових майданчиків, які з кожним роком займатимуть усе більші площі. Оцінювання безпечності земель, забруднених відходами каналізаційно-очисної станції, проведено з використанням біоіндикаторів Daphnia magna Straus.
Ключові слова: стан земель, мулові майданчики, утилізація відходів.
Разработана математическая модель зависимости нарушенных земель Черниговщины за период 2005–2012 года, осуществлен прогноз состояния земельных ресурсов Черниговщины с использованием разработанной математической модели. Выявлена тенденция роста количества нарушенных земель требует активного поиска уменьшение антропогенного давления на земле. В частности, одним из направлений является проведение исследований по выявлению возможности утилизации содержимого иловых площадок, которые с каждым годом занимают все большие площади. Оценка безопасности земель, загрязненных отходами канализационно-очистной станции, проведена с использованием биоиндикаторов Daphnia magna Straus.
Ключевые слова: состояние земель, иловые площадки, утилизация отходов.
A mathematical model of disturbed lands Chernihiv depending on the period 2005–2012 years, by forecast of Chernihiv land resources of the developed mathematical model. The observed trend of increasing number of disturbed lands requires active search for reducing human pressure on land. In particular, one of the ways is to conduct research to identify opportunities disposal of sludge content sites, which each year will occupy more and more space. Safety assessment of land contaminated waste sewage treatment plant, conducted using bioindicators Daphnia magna Straus.
Key words: state land, silt sites, waste management.
Постановка проблеми. Основними принципами державної політики у сфері охорони земель, задекларованими Законом України «Про охорону земель», є збереження земель як основного національного багатства українського народу. Чинні законодавчі і нормативні документи потребують оптимізації використання й охорони земель [1]. Але, як відомо, є високе антропогенне навантаження на земельні ресурси України, зокрема, потерпає від цього й один з найбільших регіонів – Чернігівщина. Велика кількість власників землі цього регіону, до яких відносяться: лісогосподарські підприємства – 18,9 %; громадяни – 29,9 %; сільськогосподарські підприємства – 25,8 %; а також заклади, установи – підприємства промисловості, транспорт, Міністерство оборони, водогосподарські підприємства та інші приводить подекуди до нераціонального використання земель, їх погіршення [2; 3; 4].
Аналіз останніх досліджень і публікацій. Особливу увагу викликають порушені землі – землі, що втратили свою господарську та екологічну цінність через порушення ґрунтового покриву внаслідок виробничої діяльності. Для Чернігівщини порушені землі становлять тисячі гектарів, зростає також і кількість деградованих земель. Так, якщо у 2009 році кількість деградованих земель становила 3,9 тис. га, то у 2011 р. їх кількість зросла до 4,35 тис. га [4]. Відомо [5–7], що значну територію займає осад, який утворюється в аеротенках після біологічного очищення стічних вод та вивозиться на так звані мулові карти (мулові майданчики), після чого виникає проблема його утилізації. Перспективними напрямами, що активно обговорюються в літературних джерелах, є використання у будівництві та сільському господарстві, але відомо, що осад може містити різноманітні токсичні компоненти, дія яких на різних етапах технологічного ланцюга утилізації осаду мулових карт вивчена недостатньо.
Таким чином, можливість зменшення забруднених територій за допомогою утилізації забруднювача стримується загрозою існування в ньому різноманітних токсичних компонентів, дія яких вивчена недостатньо. До того ж оскільки на цей осад потрапляє вода у вигляді атмосферних опадів, яка далі поширюється разом з ґрунтовими водами, то важливим питанням є безпечність таких територій. Останнім часом в усьому світі поширюється використання біоіндикаторів для оцінювання якості вод, що має переваги щодо оперативного отримання загальної оцінки, наприклад, ДСТУ 4168-2003 передбачає використання ракоподібних, ДСТУ 4074-2001, ДСТУ 4076-2001 – використання риб та інше. Тому нами визнано доцільним оцінити стан земель з використанням біоіндикаторів [8–10].
Метою роботи є моніторинг стану земельних ресурсів, моделювання антропогенного тиску на землі і виявлення можливості його зменшення завдяки утилізації забруднювача – відходів очисних споруд (вмісту мулових майданчиків) для ефективного використання земель.
Для досягнення обраної мети було визначено такі завдання дослідження:
-
на основі статистичних даних розробити математичну модель, що дозволить отримати прогноз стану земель;
-
дослідити токсичність забруднювача земель – вмісту мулових майданчиків – для виявлення шляхів його утилізації і раціонального використання земельних ресурсів.
Виклад основного матеріалу. З використанням статистичних даних [2–4; 6] нами розглянуто зміну кількості порушених земель за тривалий період, представлену на рис. 1. Порівнюючи дані, виявляємо, що у попередні роки (період 1995–2003 років) реалізовано заходи щодо зменшення порушених земель, але останнім часом позитивна тенденція відсутня, ситуація потребує нових підходів до проблеми. Так, оцінюючи період з 2006 року виявляємо, що ситуація нестабільна.
Рис. 1. Виявлення тенденції щодо зміни кількості порушених земель Чернігівщини
Для побудови прогнозу зміни кількості порушених земель на період до 2020 року нами враховано фактичні дані, опубліковані Державним управлінням екології та природних ресурсів у Чернігівській області, та використано значення кодованих років (для отримання кодованого року від цифрового значення року потрібно відняти 2000), як це вказано у табл. 1.
Таблиця 1
Вихідні та прогнозні дані щодо порушених земель
|
Кодовані значення |
Фактичні |
Прогнозні значення |
Роки |
Фактичні |
Прогнозні значення |
|
5 |
3,161 |
3,15535 |
2005 |
3,161 |
3,15535 |
|
6 |
3,134 |
3,14108 |
2006 |
3,134 |
3,14108 |
|
7 |
3,129 |
3,13067 |
2007 |
3,129 |
3,13067 |
|
8 |
3,129 |
3,12412 |
2008 |
3,129 |
3,12412 |
|
9 |
3,123 |
3,12143 |
2009 |
3,123 |
3,12143 |
|
10 |
3,127 |
3,1226 |
2010 |
3,127 |
3,1226 |
|
11 |
3,127 |
3,12763 |
2011 |
3,127 |
3,12763 |
|
12 |
3,138 |
3,13652 |
2012 |
3,138 |
3,13652 |
|
13 |
|
3,14927 |
2013 |
|
3,14927 |
|
14 |
|
3,16588 |
2014 |
|
3,16588 |
|
15 |
|
3,18635 |
2015 |
|
3,18635 |
|
16 |
|
3,21068 |
2016 |
|
3,21068 |
|
17 |
|
3,23887 |
2017 |
|
3,23887 |
|
18 |
|
3,27092 |
2018 |
|
3,27092 |
|
19 |
|
3,30683 |
2019 |
|
3,30683 |
|
20 |
|
3,3466 |
2020 |
|
3,3466 |
Вибір моделі методом найменших квадратів щодо порушених земель представлено на рис. 2. Прогноз, побудований з використанням кодованих років, свідчить про виявлену тенденцію до зростання кількості порушених земель у період до 2020 року (коефіцієнт детермінації R2 = 0,8796) за рівнянням:
Y=0,00192 z2 - 0,0355 z +3,2846, (1)
де Y – площа порушених земель, z – кодовані роки.
Рис. 2. Тенденція зростання кількості порушених земель
Виявлена тенденція зростання кількості порушених земель потребує активного пошуку зменшення антропогенного тиску на землі. Зокрема, одним із напрямів є проведення досліджень з виявлення можливості утилізації вмісту мулових майданчиків, які з кожним роком займатимуть усе більші площі (рис. 3).
Рис. 3. Зміна кількості порушених земель – фактична і прогнозна
Для того, щоб дослідити безпечність для використання у сільському господарстві й будівництві АМ проведено дослідження ймовірної токсичності води, яка проходить крізь свіжий осад та осад після витримки у 12 місяців на мулових майданчиках і потрапляє у ґрунти. Для аналізу відбирали осад з мулових майданчиків (ОММ), який має вигляд, представлений на рис. 4.
а б
Рис. 4. Осад після біологічного очищення стічних вод: новоутворений осад на муловому майданчику (а) та осад, витриманий 12 місяців на муловому майданчику (б)
Досліджувані водні розчини готувались із новоутвореним осадом мулових майданчиків (вибірки 1, 2) і ОММ з витримкою на мулових майданчиках 12 місяців (вибірки 3, 4). Отримана суспензія була профільтрована крізь фільтр марки ФО ФС-17. Змішування АМ з водою моделює спочатку процес розчинення ОММ внаслідок опадів, далі – фільтрацію утвореної суспензії крізь природні матеріали (пісок, гравій тощо) і подальше поширення забрудненої води з ґрунтовими водами. До прозорого об’ємом 100 мл з концентрацією 2,5 і 5 % додавали згідно з КНД 211.1.4.054-97 [3] по 10 біоіндикаторів – ракоподібних Daphnia magna Straus.
Через 96 годин проведено аналіз токсичності досліджених розчинів згідно з методикою визначення гострої токсичності води на ракоподібних Daphnia magna Straus. Кількість живих біоіндикаторів Daphnia magna Straus у водних системах з розглянутою концентрацією забруднюючої речовини представлено в табл. 2. Оскільки про гостру токсичність свідчить зменшення біоіндикаторів понад 50 %, то доходимо висновку, що утворені розчини з концентрацією 2,5 і 5 % ОММ не виявили гострої токсичності води. Оскільки перевірка з використанням біоіндикаторів є комплексною перевіркою, можна стверджувати достатню безпечність використання ОММ у сільському господарстві, будівництві, а також відсутність токсичних впливів на довкілля забруднених АМ вод.
Таблиця 2
Дослідження безпечності експериментальних розчинів за допомогою біоіндикаторів Daphnia magna Straus
|
№ вибірки |
Концентрація розчину, % |
Наявність живих біоіндикаторів |
Висновки |
|
|
Контроль |
Експеримент |
|||
|
1 |
2,5 |
10 |
9 |
Нетоксична |
|
2 |
5 |
10 |
8 |
Нетоксична |
|
3 |
2,5 |
10 |
10 |
Нетоксична |
|
4 |
5 |
10 |
9 |
Нетоксична |
Отримані результати щодо виявленої за допомогою біоіндикаторів нетоксичності ОММ забезпечують активізацію утилізації відходів КОС у виробництві будівельних матеріалів для доріг, тим самим відбувається збереження земель від порушення внаслідок видобування тих природних матеріалів, які раніше використовувались у будівельній галузі.
Висновки:
1. Пр