СНИЖЕНИЕ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ХИМИЧЕСКИ АКТИВНОГО АЗОТА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ
(совещание-семинар)
10 декабря, 2009
ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии
Санкт-Петербург, Тярлево
2009
Совещание - семинар на тему:
"СНИЖЕНИЕ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ХИМИЧЕСКИ АКТИВНОГО АЗОТА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ"
Место проведения: ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии
Время работы: 10:00 – 17:00
Цель совещания: Создание сети экспертов и определение путей сотрудничества для подготовки программ и проектов по проблеме эффективного использования азота при производстве сельскохозяйственной продукции, снижения его негативного воздействия на основные компоненты природной среды.
Участники: представители ОАО "НИИ Атмосфера"; ГНУ "Всероссийский научно-исследовательский институт АГРОХИМИИ им. "; ГНУ Агрофизический институт Россельхозакадемии; Санкт-Петербургская государственной академии ветеринарной медицины; ГНУ "Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и разведения сельскохозяйственных животных Россельхозакадемии; ГНУ ВНИПТИОУ Россельхозакадемии; ГНУ ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии; ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии, ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА; СПбГАУ; RIVM, National Institute for Public Helth and the Environment, Нидерданды; "BIONOVA engineering" Финляндия.
Организатор совещания:
ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии
Санкт-Петербург-Павловск, п/о Тярлево,
Фильтровское ш.,д.3
Зам директора по научной работе
ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии
(8, *****@***ru
Контактные лица:
E-mail *****@***ru
, E-mail natalia. *****@***ru
Содержание
ПРОГРАММА совещания-семинара "СНИЖЕНИЕ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ХИМИЧЕСКИ АКТИВНОГО АЗОТА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ". 5
Информация о Целевой группе по химически активному азоту в составе рабочей группы по стратегиям и обзорам Конвенции о Трансграничном Загрязнению Воздуха на Большие Расстояния Комиссии по Экономическим Вопросам в Европе ООН.. 7
Klaas W. Van Der Hoek, RIVM, National Institute for Public Health and the Environment Bilthoven, The Netherlands, UNECE convention on long-range transboundary air pollution 14
, ИНОЗ РАН, Азотная нагрузка на финский залив с российской части водосбора 16
, ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии, , СПб Академия ветеринарной медицины, О формировании азотной нагрузки в регионе Балтийского моря 17
, ГНУ ВНИПТИОУ Россельхозакадемии, Потери биогенных элементов при хранении и использовании органических удобрений. 18
, , ГНУ АФИ Россельхозакадемии, Эмиссия закиси азота из легких сельскохозяйственных почв ленинградской области 19
Е. Я Рижия, , ГНУ АФИ Россельхозакадемии, , ГНУ Владимирский НИИСХ Влияние способов основной обработки серой лесной средне суглинистой почвы на эмиссию закиси азота. 21
, , ГНУ АФИ Россельхозакадемии, Прямые измерения и прогноз эмиссии закиси азота из почв с помощью модели DNDC 23
, ГНУ ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии, Роль микроорганизмов во влиянии на параметры климата и атмосферу земли при глобальных антропогенных воздействиях в агропромышленной сфере. 24
Klaas W. Van Der Hoek, RIVM, National Institute for Public Health and the Environment Bilthoven, The Netherlands, Nitrogen cycling on dairy farms. 27
, , ГНУ ВНИИГРЖ Россельхозакадемии, Стратегия кормления молочных коров и экология. 29
, ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии, Научные принципы экологически безопасного функционирования системы «животное - растение». 32
, ГНУ СЗ НИИМЭСХ Россельхозакадемии, Методы сокращения выделений загрязняющих газов на свинофермах. 33
, ГНУ СЗ НИИМЭСХ Россельхозакадемии, Баланс NPK навоза и помета 34
; , ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии, Оценка эмиссии аммиака и углекислого газа из коровников. 36
, , ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, Исследование получения биогаза из отходов продукции птицеводства. 38
ПРОГРАММА
совещания-семинара "СНИЖЕНИЕ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ХИМИЧЕСКИ АКТИВНОГО АЗОТА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ"
Место проведения: ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии
Время работы: 10 декабря 2009 г., 10:00 – 17:00
09.30-10.00 | Регистрация участников |
10.00-10.15 | Открытие. Вступительное слово. Представление участников. |
10.15-10.40 | Конвенция о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния Др. Клаас Ван дер Хук, Национальный исследовательский институт здравоохранения и окружающей среды, Нидерланды |
10.40-10.55 | Вопросы инвентаризации, расчета и нормирования выбросов загрязняющих веществ от объектов сельского хозяйства. , Научно-исследовательский институт охраны атмосферного воздуха – Атмосфера», Санкт-Петербург. |
10.55-11.10 | О формировании азотной нагрузки в регионе Балтийского моря. , СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии. |
11.10-11.25 | Оценка потерь азота и углерода при использовании органических удобрений , Всероссийский НИПТИ органических удобрений и торфа Россельхозакадемии. |
11.25-11.35 | Эмиссия закиси азота из легких сельскохозяйственных почв Ленинградской области Бучкина Наталья Петровна, Агрофизический научно-исследовательский институт Россельхозакадемии, Санкт-Петербург. |
11.35-12.00 | Кофейный перерыв |
12.00-12.10 | Влияние способов основной обработки серой лесной среднесуглинистой почвы на эмиссию закиси азота. , Агрофизический научно-исследовательский институт Россельхозакадемии. |
12.10-12.20 | Прогноз эмиссии закиси азота из почв с помощью модели DNDC. , Агрофизический научно-исследовательский институт Россельхозакадемии. |
12.20-12.35 | Роль микроорганизмов во влиянии на параметры климата и атмосферу Земли при глобальных антропогенных воздействиях в агропромышленной сфере. , ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии. |
12.35-13.00 | Оборот азота (азотный цикл) молочной фермы Др. Клаас Ван дер Хук, Национальный исследовательский институт здравоохранения и окружающей среды, Нидерланды. |
13.00-14.00 | Обед. |
14.00-14.25 | Азот в сельскохозяйственном производстве и изменение климата: эмиссия закиси азота от сельскохозяйственных источников в Финляндии. Г-н Юхо Кортениеми, BIONOVA, Финляндия. |
14.25-14.40 | Инновации в кормлении и содержании сельскохозяйственных животных и птиц. , Санкт-Петербургская государственной академия ветеринарной медицины. |
14.40-14.55 | Научные принципы экологически безопасного функционирования системы «животное-растение». , СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии. |
14.55-15.10 | Методы снижения выделения вредных газов на свинофермах. , СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии. |
15.10-15.25 | Баланс NPK навоза и помёта. , СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии. |
15.25-15.40 | Оценка эмиссии аммиака и углекислого газа из коровников. , СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии. |
15.40-15.55 | Роль ветеринарно-санитарного врача в обеспечении безопасности отходов животноводства , Санкт-Петербургская государственной академия ветеринарной медицины. |
15.55-16.20 | Кофейный перерыв |
16.20-17.00 | Дискуссия, принятие решения |
птицефабриках и свинокомплексах;
- технологии содержания животных на больших птицефабриках и свинокомплексах.
Обоснование обязательных мер и целевых уровней снижения изложены в Руководящем документе по контролю и предотвращению эмиссий аммиака (Guidance Document on Control Techniques for Preventing and Abating Emissions of Ammonia (EB. AIR/WG.5/2007/13).
Из презентации Руководителей Целевой группы по химически активному азоту, Oene Oenema и Mark Sutton, 2008.
Определено, что при корректировке Приложения IX Гетеборгского протокола должны быть:
- усилена роль вопросов кормления, которое рассматривается как один из экономичных и эффективных путей снижения эмиссии аммиака;
- обращено особое внимание к учету полного азотного цикла как одного из наиболее стратегических путей снижения эмиссии NH3;
- определены категории ферм по размерам;
- внесены требования по определению размеров ферм крупного рогатого скота, на которых должны применяться технологии с низким уровнем эмиссии аммиака.
Все материалы по обоснованию Руководящих документов Приложения IX Гетеборгского протокола, касающиеся внедрения наилучшей доступной сельскохозяйственной техники и технологии, представляют интерес с точки зрения информации по технологиям содержания животных в Европе, комплексной оценки технических решений и методики координации работ по созданию руководящих документов и должны быть использованы при разработке нормативных документов для российских условий, а также при оценке возможности присоединения России к Гетеборгскому протоколу Конвенции о ТГЗВ, раздел - снижение выбросов аммиака от сельскохозяйственных источников.
Анализ международного опыта показывает, что работы по проблеме загрязнения окружающей среды вредными выбросами от сельскохозяйственного производства должны основываться на системном подходе при решении задач производства, рационального использования продуктов питания, энергии, минимизации потерь питательных веществ и минимального загрязнения среды (воздух, вода, почва).
Предполагается, что создание неформальной сети экспертов с целью обмена информацией и подготовки программ и проектов по теме: "Разработка методов эффективного использования азота при производстве сельскохозяйственной продукции, обеспечивающих снижение его негативного воздействия на основные компоненты природной среды" будет служить задачам координация работ в данном направлении.
биохимической адаптации организма к изменению уровня и сбалансированности питания.
Содержание мочевины в крови и биологическая ценность протеинов коррелируют друг с другом. Поэтому для оценки качества белка в практических условиях наиболее пригоден метод определения концентрации мочевины в крови, который вполне может заменить собой метод определения баланса азота, как более современный.
По содержанию белка и мочевины в молоке можно установить отклонения от норм энергетического и протеинового питания и судить об обеспеченности коров энергией. Данных о содержание мочевины в крови и молоке высокопродуктивных коров с удоем свыше 8 тыс. кг молока за лактацию в условиях кормления Северо-Западного региона очень мало, что сдерживает их использование для оценки энергетического и протеинового питания.
Нами в стойловый период проведены эксперименты по определению мочевины в крови и молоке у коров пяти племзаводов Ленинградской области с удоем кг молока и в пастбищный период – у трех племзаводов. Исследования показали, что наименьшее содержание мочевины в крови в стойловый период наблюдалось у коров во все фазы лактации и в сухостойный период в племзаводе «Гражданский». При физиологической норме 3,3-6,7 ммоль/л в крови обследуемых коров уровень мочевины в среднем составил 1,48 ммоль/л. Учитывая, что рационы были сбалансированы по энергии и протеину, вероятно уменьшение концентрации мочевины в крови вызвано нарушением функции печени.
У коров в племзаводах «Петровский», «Нива-1», «Лесное» высокое содержание мочевины в крови в I и II фазы лактации обусловлено избытком протеина в рационах вследствие скармливания больших количеств концентрированных кормов. В III фазу лактации и сухостойный период этот показатель был в норме. В племзаводе «Рабитицы» при оптимальных условиях кормления и сбалансированных рационах содержание мочевины в крови коров на протяжении лактации и в сухостойный период было в пределах физиологической нормы.
Мочевина в молоке дает представление о том, как животные усваивают корма и как соблюдается баланс между протеином и энергией.
В наших исследованиях концентрация мочевины в молоке в стойловый период в течение лактации была очень низкой у коров племзавода «Гражданский»; невысокой у животных в племзаводе «Рабитицы»; в пределах нормы (3,5-5,5 ммоль/л) в племзаводе «Нива-1». В племзаводе «Лесное» этот показатель был в норме у коров только в первой фазе лактации и в племзаводе «Петровский» - во II фазу лактации.
В пастбищный период содержание мочевины в крови обследуемых коров было в основном в пределах физиологической нормы (3,3 – 6,7 ммоль/л), Только у высокопродуктивных коров в племзаводе «Гражданский» в первую фазу лактации этот показатель несколько превышал физиологическую норму.
Концентрация мочевины в молоке в пастбищный период у коров племзаводов «Гражданский» и «Лесное» была ниже нормы (1,95-1,74 ммоль/л, при физиологической норме 3,5-5,5 ммоль/л). В племзаводе «Рабитицы» содержание мочевины в молоке коров было в норме в I и II фазы лактации. В III фазу лактации отмечено невысокое содержание мочевины в молоке. Корреляционная связь между мочевиной крови и молока носила положительный характер.
На основании проведенных исследований можно сделать предварительное заключение, что вспомогательным средством контроля за полноценностью кормления является определение мочевины в молоке и крови. Это позволит уменьшить потребление белка, уменьшит содержание азота в экскрементах животных и таким образом снизит необходимость применения дорогостоящих мероприятий в системах навозоудаления и в системах содержания животных. Оптимизация системы кормления высокопродуктивных коров снизит отрицательное воздействие на окружающую среду химически активного азота при производстве молочной продукции.
,
ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии,
Научные принципы экологически безопасного функционирования системы «животное - растение»
На основе анализа информационно-экологической модели молочной фермы сформулированы основные принципы экологически безопасного функционирования системы «животное – растение»: ограничение размера фермы условием рентабельного использования содержащихся в навозе питательных веществ в растениеводстве
при норме внесения азота не более 170 кг, а фосфора – 25 кг на 1 га в год; преимущественное использование технологий, основанных на подстилочном методе содержания животных; предотвращение разбавления навоза водой; обработка твёрдого навоза компостированием в установках закрытого типа, а жидкого – в метантенках; хранение навоза и продуктов его обработки в экологически безопасных хранилищах; объединение молочных ферм с теплицами, что обеспечивает возможность рационального использования навозосодержащих стоков из доильных залов, а также выделяемых животными тепла, влаги, углекислого газа и повышает эффективность и экологическую безопасность предприятия.
,
ГНУ СЗ НИИМЭСХ Россельхозакадемии,
Методы сокращения выделений загрязняющих газов на свинофермах
В настоящее время при расчетах выделяющихся газообразных веществ при удалении навоза в станках свинарников, в сооружениях по переработке и хранении его применяются известные методы с использованием нормативных данных по ВНТП 2-96. Эти данные не являются достоверными, поскольку они ориентированы на живую массу свиней. Целесообразнее всего, чтобы нормативные данные были в зависимости от площади испарения навоза.
Исходя из вышеизложенного в статье приведены методы и конкретный примеры определения количества навоза, площадей для утилизации его в виде органического удобрения и потери азота, присущие этим процессам.
Также на конкретном примере приведены расчеты выделяющихся загрязняющих газообразных веществ и потребное количество вентиляционного воздуха, с помощью которого производится утилизация этих веществ.
Одним из рациональных способов уменьшения выделения газообразных загрязняющих веществ, в т. ч. и азота, является оптимизация зоны дефекации по конструктивным размерам и режимам работы системы удаления навоза.
Для свиней разных технологических групп требуется разная площадь зоны дефекации. Приравняв площадь зоны дефекации к площади лотка в системе гидроудаления навоза и определив объемы навоза для свиней каждой технологической группы можно определить коэффициенты доли решетчатого пола, величины которых составляют% от площади станка. Большие величины этих коэффициентов характерны для станков с откормочными свиньями и меньшие – для подсосных маток с поросятами.
Используя многократные заполнения и опорожнения лотков можно максимальные площади зон дефекации свести к минимальным и таким образом за счет уменьшения площади испарения уменьшить количество газообразных веществ, в т. ч. и азота.
,
ГНУ СЗ НИИМЭСХ Россельхозакадемии,
Баланс NPK навоза и помета
Навоз и помет животноводческих ферм, комплексов и птицефабрик оказывают наибольшее отрицательное воздействие на окружающую среду.
Задача обеспечения рационального природопользования, основанного на техническом прогрессе, позволяющего удовлетворить жизненные потребности людей в сочетании с охраной и воспроизводством природной среды является наиважнейшей. Она обеспечивается методами инженерной экологии, которые позволяют вести изучение и разработку безопасных для природы технологических процессов и технических средств, контроль и регламентацию выбросов, сбросов, поступление отходов в окружающую среду и является основой всей работы института.
Для анализа негативного воздействия технологий удаления, хранения, переработки навоза и несения удобрений в почву составлен реестр технологий с определением потерь NPK. На основании этих потерь по технологическим операциям рассмотрено 11 технологий по навозу КРС с колебанием потерь NPK от 27 до 38 %, 23 технологии по свиному навозу(30 – 58% потерь NPK) и 12 технологий по помету (20 – 47% потерь NPK) по сравнению с NPK в исходном навозе и помете.
Нами сделана попытка определения расчетного соотношения объемов NPK навоза и помета всех животных и птицы области с объемом NPK, необходимого для производства, выращиваемой в области растениеводческой продукции. Сравнение проводили по трем годам: 2006, 2010 и 2012 годы с учетом фактического поголовья и объемов растениеводческой продукции в 2006 году и ожидаемых в 2010 и 2012 годах на основании программы развития сельского хозяйства Ленинградской области на период до 2012 года.
За основу расчета потребности продукции в питательных веществах приняты нормативные показатели по выносу питательных веществ с урожаем сельскохозяйственных культур.
Анализ расчета баланса питательных веществ в сельском хозяйстве показывает, что объем питательных веществ содержащихся в навозе и помете в 2 -3 раза меньше потребности в них производимой продукцией.
Дальнейшее направление работ:
1) Уточнение потерь питательных веществ в процессах применяемых технологий и технических средств;
2) Обоснование и разработка базового нормативного документа по наилучшим доступным технологиям при производстве сельскохозяйственной продукции.
, ,
ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии,
Оценка эмиссии аммиака и углекислого газа из коровников
Исследование помещений для содержания КРС как источников вредных выбросов в атмосферу проведены с целью получения исходных данных для экологического мониторинга сельскохозяйственного предприятия.
В ходе исследований на основании анализа современных зарубежных научных публикаций обобщены данные по методам замеров и величине выбросов в атмосферу основных загрязняющих газов из коровников - аммиака и углекислого газа.
Проведены натурные исследования качества воздушной среды в помещениях для содержания КРС хозяйств Ленинградской области. В исследованиях применяли распространенную в настоящее время за рубежом методику косвенного определения воздухообмена в помещениях с естественной вентиляцией по балансу углекислого газа.
Проведен расчет величины выбросов в атмосферу аммиака для массива экспериментальных данных, полученных в текущем и предыдущие годы. В расчетах использованы данные об удельных выделениях животными теплопродукции, паров и СО2, приведенных в действующих в России Нормах технологического проектирования НТП1-99 и в руководящих материалах рабочей группы по климатизации животноводческих помещений СИГР 2002 года. Отмечено расхождение результатов расчетов эмиссий для значений температуры окружающего воздуха, отличных от 20оС, что свидетельствует о необходимости уточнения действующих норм НТП1-99 для современных технологий содержания и кормления.
Анализ результатов эмиссии по результатам натурных замеров позволил определить характер влияния на эмиссию аммиака воздухообмена, концентрации углекислого газа и температуры окружающего воздуха. Полученные данные по диапазону изменения и характеру взаимосвязей совпадают с данными для данного класса помещений, приведенными в зарубежных публикациях.
Предложен алгоритм расчета объема аммиака и углекислого газа, выносимыми системами вентиляции коровников в атмосферу, по результатам натурных замеров показателей качества внутреннего воздуха: концентраций СО2, NH3 и температуры внутреннего воздуха. Целесообразно разработанный алгоритм использовать в пакетах on-line мониторинга.
Разработана модель влияния системы микроклимата коровника на показатели загрязнения атмосферного воздуха, позволяющая определить минимально неизбежные эмиссии аммиака и углекислого газа из конкретного помещения для содержания КРС для каждого сочетания наружных и внутренних климатических данных. Модель должна использоваться в программах расчета отопительно-вентиляционных систем коровников для прогнозирования их экологических показателей.
, ,
ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА,
Исследование получения биогаза из отходов продукции птицеводства
Экспериментальные исследования технологии получения биогаза проводились в естественных и изотермических условиях.
Достоверность научной предпосылки возможности объединения мезофильного и промежуточного этапов анаэробного сбраживания проверена экспериментально. На первом этапе в естественных условиях на лабораторной установке получены экспериментальные зависимости выработки биогаза и температуры в реакторе от продолжительности процесса и температуры окружающей среды.
Температура в реакторе непрерывно, но незначительно повышается в течение цикла. Повышение температуры происходит даже при понижении температуры окружающей среды. Кроме того, реактор не имел теплоизоляции, поэтому происходили потери тепла в окружающую среду. Непрерывное увеличение температуры процесса объясняется тем, что при сбраживании биомассы освобождается энергия за счет физиологической деятельности мезофильных бактерий. Второй и третий этапы включают исследования в изотермических условиях.
Как следует из анализа экспериментальных зависимостей первого и второго этапов исследования, выработка биогаза на втором этапе значительно превышает выработку первого этапа экспериментов. Более интенсивная выработка биогаза на второй стадии цикла свидетельствует о высокой активности бактерий этого периода. Следовательно, возможно объединение мезофильной и промежуточной стадий процесса анаэробного сбраживания птичьего помета в единый цикл.
На третьем этапе исследования проводились в изотермических условиях. Исследовано влияние параметров процесса утилизации птичьего помета на выработку биогаза. Реализован полный факторный эксперимент типа 24 по плану Draper-lin small composite design и получена математическая модель процесса выработки биогаза. Расчет коэффициентов регрессии модели осуществлён с использованием программы «Statgraphics Plus».
