Цифровой инструмент для определения негативного воздействия сельскохозяйственного производства на водные объекты

Актуальность. Большинство загрязняющих веществ от неорганизованных источников попадают в поверхностные воды в результате сельскохозяйственной деятельности. Источниками загрязнения могут являться химические средства защиты растений, навоз, помет, навозсодержащие стоки сельскохозяйственных предприятий. Поэтому снижение неорганизованных поступлений биогенных веществ является приоритетной и важной задачей для улучшения качества грунтовых и поверхностных вод.

Объект. Объектом исследования были расчётные методы оценки потерь биогенных элементов в водные объекты от сельскохозяйственного производства.

Материалы и методы. Использованы методы исследования предметной области, декомпозиции, оценки диффузной нагрузки, пространственного анализа в среде геоинформационных систем (ГИС). Оценка воздействия сельскохозяйственного производства на водные объекты выполнена по методике, разработанной в ИАЭП – филиале ФГБНУ ФНАЦ ВИМ.

Результаты и выводы. Для решения задачи оценки загрязнения водных объектов с сельскохозяйственных угодий, животноводческих и птицеводческих комплексов разработан соответствующий алгоритм, состоящий из блока исходных данных, блока анализа источников загрязнения, блока оценки точечных и неточечных загрязнений и блока результатов оценки и рекомендаций по снижению нагрузки. Разработана структура базы данных для получения и накопления информации о деятельности сельхозпредприятия, земельных угодьях сельскохозяйственного назначения, количестве биогенов, попадающих в водные объекты от сельскохозяйственного производства, и др. База данных может быть использована при выполнении научно-исследовательских работ. В частности, расчет на ее основе показал, что в 2018 году поступление биогенных элементов в водные объекты Ленинградской области составило 3909,2 т/год по азоту и 250,96 т/год по фосфору. По результатам проведенного исследования было получено Свидетельство о регистрации базы данных 2022622557 от 19.10.2022 «Показатели оценки воздействий на водные объекты» и Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ 2022684376 от 13.12.2022 «Программа оценки диффузной нагрузки на водные объекты при производстве сельскохозяйственной продукции».

1. Develop nutrient-balanced and “low nutrient surplus” agriculture in Baltic Sea Basin. Annual Activities Report 2017. Uppsala, Sweden: Coalition Clean Baltic. 2018. 102 p.

2. Weigelhofer G., Hein T., Bondar-Kunze E. Phosphorus and nitrogen dynamics in riverine systems: Human impacts and management options. Riverine Ecosystem Management, Aquatic Ecology Series. London, UK: Springer. 2018. V. 8. Pр. 187-202.

3. Kirschke S., Häger A., Kirschke D., Völker J. Agricultural nitrogen pollution of freshwater in Germany, the governance of sustaining a complex problem. Water. 2019. V.11 (12). Р. 2450.

4. Кирейчева Л. В., Лентяева Е. А., Тимошкин А. Д., Яшин В. М. Оценка диффузного загрязнения от сельскохозяйственных территорий в бассейне верхней Волги и разработка мероприятий по его снижению на примере реки Яхромы. Водные ресурсы. 2020. Т. 47. № 5. С. 523-535.

5. Holsten B., Trepel M. Nutrient balance and water pollution control. Paludiculture – Productive Use of Wet Peatlands. Stuttgart, Germany: Schweizerbart Science Publishers. 2016. Pр. 106-109.

6. Harrison S., McAree C., Mulville W., Sullivan T. The problem of agricultural diffuse pollution: Getting to the point. Science of the Total Environment. 2019. V. 677. Pр. 700-717.

7. McDowell R. W., Noble A., Pletnyakov P., Mosley L. M. Global database of diffuse riverine nitrogen and phosphorus loads and yields. Geoscience Data Journal. 2021. V. 8. P. 132-143.

8. Cheng J., Gong Y., Zhu D. Z., Xiao M., Zhang Z., Bi J., Wang K. Modeling the sources and retention of phosphorus nutrient in a coastal river system in China using SWAT. Journal of Environmental Management 2021. V. 278. Part 2. 111556.

9. Брюханов А. Ю., Кондратьев С. А., Обломкова Н. С., Огуздин А. С., Субботин И. А. Методика определения биогенной нагрузки сельскохозяйственного производства на водные объекты. Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2016. № 89. С. 175-183.

10. Минакова Е. А., Шлычков А. П., Кондратьев С. А., Брюханов А. Ю. Влияние сельского хозяйства на формирование биогенной нагрузки Куйбышевского водохранилища. Аграрные ландшафты, их устойчивость и особенности развития: сб. науч. тр. по материалам Международной научной экологической конференции. Краснодар: КубГАУ, 2020. С. 61-63.

11. Поздняков Ш. Р., Брюханов А. Ю., Кондратьев С. А., Игнатьева Н. В., Шмакова М. В., Минакова Е. А., Расулова А. М., Обломкова Н. С., Васильев Э. В., Терехов А. В. Перспективы сокращения выноса биогенных элементов с речных водосборов за счет внедрения наилучших доступных технологий сельскохозяйственного производства (по результатам моделирования). Водные ресурсы. 2020. Т. 47. № 5. С. 588-602.