Автореферат (1151672), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Р

ис. 8 - Фактическое и расчетное содержание Zn в пахотном слое почвы при ежегодном внесении 20 т осадка сточных вод г. Рубцовска

Рис. 9 - Прогноз содержания Zn в почве при ежегодном внесении 20 т осадка сточных вод г. Рубцовска

Прогноз распределения Zn по профилю почвы при ежегодном внесении 20 т/га осадка сточных вод г. Рубцовска на 20 год показал, что содержание цинка в нижних слоях (2 – 2,5 м) практически не изменится.

Таким образом, предложенная математическая модель накопления и миграции тяжелых металлов в почве позволяет не только получать информацию о возможном загрязнении почвенного профиля при использовании в качестве органического удобрения твердых и жидких органических отходов, но и давать рекомендации о периодичности их использования в качестве нетрадиционных органических удобрений.

В четвертой главе, согласно концептуальной модели распределения органических отходов в сельском хозяйстве, дана постановка задачи оптимального использования отходов в регионе с целью увеличения прибыли сельхозтоваропроизводителей и уменьшения затрат предприятий- поставщиков отходов.

Решением аналогичных задач оптимизации размещения сельскохозяйственного производства и использования водных и земельных ресурсов занимались И.С. Ванштейн, И.К. Левит-Гуревич, Г.И. Рузайкин,1968; Н.И. Дружинин,1976; В.А. Кардаш, 1966; О.П. Кисаров,1975; Л.М. Рекс, 2000, И.Ф. Юрченко, 2000; С.Н. Дубенок, 2001. и др.

В работе предложен механизм регулирования обращения отходов в регионе с целью их эффективного использования. Эколого-экономическое равновесие при обращении органических отходов достигается заинтересованностью предприятий, формирующих отходы, безопасно их утилизировать, а сельхозтоваропроизводителей эффективно использовать. Такой подход направлен на создание системы экономической мотивации для перехода региона на использование органических отходов в сельском хозяйстве. Экономическим механизмом регулирования воздействия на окружающую среду предприятиями-источниками органических отходов будет служить внедрение повышенных экологических налогов (штрафных санкций). Использование органических отходов в качестве удобрений сельхозтоваропроизводителем приведет к уменьшению затрат на минеральные удобрения, повышение плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур. Дополнительным стимулом использования органических отходов в сельском хозяйстве для потребителей может послужить взятие части расходов или оплаты за утилизацию предприятием- источником отходов.

При использовании органических отходов в регионе в качестве удобрений одним из весомых аргументов для сельхозтоваропроизводителей будет служить увеличение прибыли, что можно выразить следующей постановкой задачи:

, (11)

где D_kqjm – доход в k-ый период j-ого сельхозпроизводителя при использовании q-ого отхода на m – ом участке с учетом дисконтирования (уменьшение затрат на минеральные удобрения, повышение урожайности, оплата за утилизацию);Р_kqjm – расход в k-ый период m – ого участка при использовании единицы q-ого отхода j-ого сельхозпроизводителя с учетом дисконта (доставка и внесение органических отходов на сельскохозяйственные угодья); П_lm - принадлежность m-ого участка l- c/х производителю; U_qjm – признак использования q-ого отхода j-ого предприятия на m-ом `участке.

Для предприятий - источников отходов критерием к утилизации на сельскохозяйственных угодьях будет служить уменьшение затрат на хранение, уплаты штрафов за негативное воздействие на окружающую среду, сокращение расходов на доочистку жидких отходов от органического вещества и биогенных элементов:

, (12)

где R_kqjm – расход в k-ый период j-ого предприятия при утилизации q-ого отхода на m – ом участке с учетом дисконта (дополнительная подготовка к использованию в сельском хозяйстве, плата за утилизацию сельхозпроизводителю); Д_kqjm – доход в k-ый период j-ого предприятия при утилизации q-ого отхода на m – ом участке с учетом дисконта (уменьшение затрат на хранение, платы за негативное воздействие на окружающую среду, сокращение расходов на доочистку жидких отходов от органического вещества и биогенных элементов);

Ограничения на содержание i-ого показателя для использования на m-ом участке:

X_iqj*U_qjm >= Omin_iqm (13)

X_iqj*U_qjm <= Omax_iqm

Ограничение на объём q-ого отхода используемого на m-ом участке:

V_qj*U_qjm<= N_qjm (14)

На m-ом участке может использоваться только один вид отхода:

, (15)

где X_iqj – содержание i-ого показателя q-ого отхода j-ым предприятием; Omin_iqm – ограничение на минимальное содержание i-ого показателя q-ого отхода для использования на m-ом участке; Omax_iqm – ограничение на максимальное содержание i-ого показателя q-ого отхода для использования на m-ом участке; S_qjm – оплата за утилизацию единицы q-ого отхода j-ым предприятием на m-ом участке с/х производителю; Z_qjm – затраты за доставку единицы q-ого отхода j-ым предприятием на m-ый участкок с/х производителю; V_qj – ежегодное количество q-ого отхода у j-ого предприятия; Д_kqjm – доход в k-ый период m – ого участка при использовании единицы q-ого отхода j-ого предприятия с учетом дисконта; L_qjm – количество периодов при использовании q-ого отхода j-ого предприятия m – ом участке ; N_qjm – годовая норма использования q-ого отхода j-ого предприятия на m – ом участке; U_qjm – признак использования q-ого отхода j-ого предприятия на m-ом `участке.

Затраты за хранение отходов представляют собой расходы на содержание отходов на иловых площадках, буртах или в биологических прудах. Включают земельный налог, заработную плату работников, стоимость энергетических ресурсов и различных вспомогательных материалов. Затраты на подготовку отходов представляют собой расходы на оборудование, механизмы и технологии, амортизационные отчисления, электроэнергию и топливо, заработную плату работников, различные вспомогательные материалы. Исчисление и взимание платы за загрязнение окружающей среды осуществляется на основании положений Федерального закона от 10 января 2002 г. № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды», постановлений Правительства Российской Федерации от 28 августа 1992 г. № 632 «Об утверждении Порядка определения платы и ее предельных размеров за загрязнение окружающей природной среды, размещение отходов, другие виды вредного воздействиях».

Задача оптимизации решена модифицированным симплекс-методом, отличительной особенностью которого является то, что на каждом этапе итерации пересчитывается не вся матрица А^-1, обратная матрице А, а только та её часть, которая относится к текущему базису А_х. Использованный в работе модифицированный симплекс-метод в мультипликативной форме позволяет повысить точность и скорость расчёта.

С целью оптимального распределения органических отходов в регионе разработано программное обеспечение. В состав программного обеспечения включена база данных и модель оптимального распределения органических отходов на сельскохозяйственных землях, которая является ядром системы поддержки принятия управленческих решений при использовании органических отходов в сельском хозяйстве на региональном уровне.

В пятой главе рассматривается состав и структура региональной модели управления органическими отходами для Алтайского края.

Алтайский край расположен на юго-востоке Западной Сибири. Территория занимает площадь 168 тыс. км². В крае присутствуют почти все природные зоны России— степь и лесостепь, тайга и горы. Равнинная часть края характеризуется развитием степной и лесостепной природных зон. Климат Алтайского края умеренный, переходный к континентальному, формируется в результате частой смены воздушных масс. Абсолютная годовая амплитуда температуры воздуха достигает 90—95 C. Наиболее сухой и жаркой является западная равнинная часть края. К востоку и юго-востоку происходит увеличение осадков от 230 мм до 600—700 мм в год. В почвенном покрове преобладают черноземы, серые лесные и каштановые почвы, занимающие 88,5% пашни, среди них 77% дефляционно- и эрозионно- опасных земель, много сельскохозяйственных угодий имеют пониженное содержание гумуса и питательных элементов, часть территории загрязнена. В настоящее время содержание гумуса в 75% почв пахотных угодий Алтайского края составляет преимущественно 3–6%. Ежегодно наблюдается тенденция к уменьшению содержания гумуса в черноземах на 0,01–0,03% (Макаренко,1991; Воронкова, Кундиус, 2001). В крае к 2000 году на 1 га пашни вносилось 1,9 кг д.в. минеральных удобрений и 0,2 т — органических удобрений (Кундиус, 2001). Урожайность зерновых и зернобобовых культур в хозяйствах всех категорий в 1996–2000 гг. составила 8,4 ц/га (Суховеркова, 2009).

С другой стороны, в крае ежегодно формируется 263,4 млн. м³ сточных вод и более 15 млн. м³ животноводческих стоков, накоплено 1,5 млн. т. ОСВ. Накопленные органические отходы позволят повысить плодородие почвы на площади более 25 тыс. га. Основные предприятия - источники органических отходов представлены в таблице 4.

Таблица 4 – Основные источники органических отходов в Алтайском крае.

В работе приведена оценка основных органических отходов региона.

Городские сточные воды края представлены хозяйственно-бытовыми и смешанными. Хозяйственно-бытовые сточные воды по химическому составу преимущественно гидрокарбонатные, гидрокарбонатно-хлоридные натриевые, натриево-кальциевые, от слабощелочной до щелочной реакции среды (рН 7,2-9,0), слабоминерализованные (0,65-1,1г/л). В анионном составе преобладают гидрокарбонаты (62,3-481,9 мг/л) и хлориды (134,0-203,2 мг/л), в катионном составе натрий (108,9-412,5 мг/л) и кальций (62,7-123,6 мг/л). Преобладающими солями являются бикарбонат натрия и кальция и хлористый натрий. Содержание окисляющихся веществ (ХПК) в сточных водах 1989-1999 гг. изменялось в пределах 101,31566,2 мгО₂/л на 7,2-56,1% представленных органическими соединениями. Содержание основных элементов питания колебалось в пределах: азота 0-25,5 мг/л, фосфора 0-48,2 мг/л, калия 5,0-23,6 мг/л.Содержание в сточных водах хлоридов (81,9-203,2 мг/л), сульфатов (15,1-130,4 мг/л) и бикарбонатов (183,0-481,9 мг/л) за период 1989-2000 гг., а натрия за 2000 г. (35 мг/л) не превысило рекомендованное. По содержанию биогенных элементов хозяйственно-бытовые сточные воды в целом характеризуются низкой удобрительной ценностью (Додолина, 1978). Сточные воды промышленных предприятий существенно влияют на состав городских сточных вод Барнаула, Бийска и Рубцовска. В свою очередь, химический состав смешанных городских сточных вод по анионно-катионному составу варьируется от гидрокарбонатно-хлоридного, сульфатного до гидрокарбонатного от кальциево-натриевого до натриево-кальциевого в разные годы (по ФГУП АФ НИИССВ «Прогресс», 1992-2006гг. и автора). В среднем это гидрокарбонатно-сульфатные, натриево-кальциевые со слабощелочной реакцией среды (рН 7,3), пресные - по сухому остатку - 0,51 г/л . Нормальная сода отсутствует. Содержание катионов натрия и кальция соответственно составляет 44% и 39% от суммы всех катионов. Преобладающими солями являются бикарбонаты и сульфаты натрия и кальция (Nа - 66,4 и Са-59,1 мг/л.). Высокое содержание натрия предопределяет неблагоприятное соотношение одно- и двухвалентных катионов. Содержание окисляющих веществ в сточных водах после комплексной очистки по показателю ХПК низкое (в среднем 66 мг О₂/л). Характерной особенностью очищенных сточных вод (после КОС) за годы исследований является невысокое содержание в них важнейших элементов питания растений (азота-18,2 мг/л, фосфора - 6,6 мг/л, калия-8,4 мг/л).

Характеристики

Список файлов диссертации