ЗАХИСТ ВІДКРИТИХ ВОДОЙМ ВІД ЗАБРУДНЕННЯ ПОВЕРХНЕВИМИ СТІЧНИМИ ВОДАМИ З СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ ТЕРИТОРІЙ

Разом з поверхневими стічними водами із сільськогосподарських територій у відкриті водойми потрапляють (у вигляді завислих і розчинених речовин) продукти ерозії ґрунтів, добрива, залишки пестицидів та інших хімікатів.

Розчинені й завислі речовини потрапляють у водойми також з дренажними водами зрошуваних земель.

Проблема захисту водойм від стічних вод, які надходять до них через берегову лінію з усієї поверхні водозбору, є надзвичайно складним завданням, оскільки для її вирішення потрібно об’єднати комплекс різноманітних заходів – від агротехнічних і агромеліоративних до організаційно-управлінських.

Серед першочергових агротехнічних і організаційних заходів зокрема виділяється необхідність впровадження сучасних агротехнологій шляхом використання нових видів мінеральних добрив у капсульованій формі. Капсульовані мінеральні добрива є відносяться до добрив пролонгованої дії, характеризуються більш високим коефіцієнтом засвоєння рослинами елементів мінерального живлення. Отримують їх методом нанесення на поверхню гранул оболонки, яка регулює інтенсивність емісії елементів живлення у ґрунтовий розчин. Не зважаючи на велику кількість розроблених плівкоутворювальних матеріалів, продукція капсульованих мінеральних добрив є невеликою, стосується в основному азотних добрив і у світовому виробництві складає лише 0,4÷0,5%. Такий малий обсяг виробництва капсульованих мінеральних добрив пов’язаний із значним зростанням їх вартості, у порівнянні із звичайними гранульованими добривами, що викликане, у першу чергу, із вартістю плівкоутворювальних композицій.

Перспективним шляхом підвищення доступності капсульованих мінеральних добрив для застосування їх у масовому сільськогосподарському є використання полімерних відходів та вдосконалення технології нанесення покриття. Полімерні відходи промислового походження переробляються, як правило безпосередньо на підприємствах. У цей же час відпрацьовані побутові полімерні вироби практично повністю потрапляють на полігони твердих побутових відходів. Тому доцільним є визначення можливості застосування побутових полімерних відходів для капсулювання гранульованих мінеральних добрив. 

У більшості побутові полімерні відходи представлені пластиковою тарою та пакувальними матеріалами, які у процесі експлуатації не втратили своїх фізико-хімічних властивостей і можуть бути використані у технологіях виробництва капсульованих мінеральних добрив.

Полімерні матеріали, які застосовуються у якості основи плівкотвірних композицій повинні відповідати двом основним умовам:

- забезпечувати відповідну інтенсивність вивільнення компонентів мінерального живлення;

-   бути безпечними для довкілля – після вивільнення компонентів добрива матеріал оболонки для уникнення забруднення ґрунтового середовища полімерами має бути певним чином знешкоджений.

Основним параметром, який визначає тривалість вивільнення елементів мінерального живлення за дифузійним механізмом є проникність покриття. Дана величина залежить від коефіцієнту внутрішньої дифузії матеріалу оболонки та її товщини.

Полімерна  оболонка капсульованого добрива не є носієм елементів живлення і розглядається як баласт. У такому разі логічним є нанесення оболонки мінімальної товщини. Мінімальна товщина оболонки, яка може відповідати своєму функціональному призначенню визначається фізико-хімічними властивостями плівко утворювача та параметрами обладнання. Мінімальна товщина полімерної оболонки капсульованих синтетичних мінеральних добрив, за якої кінетика вивільнення елементів із капсульованої частинки була прогнозована, складає 10÷50 мкм.

Створення капсульованих оболонкою, товщиною δ≈10÷50 мкм,  мінеральних добрив різного терміну дії можливе у випадку застосування матеріалів, ефективний коефіцієнт внутрішньої дифузії елементів мінерального живлення у яких складає:

·        τ=3 місяці – порядку D=1×10^-12÷ 3×10^-12м²/с;

·        τ=6 місяців – порядку D=7×10^-13÷ 2×10^-12м²/с;

·        τ=9 місяців – порядку D=3×10^-13÷ 9×10^-13м²/с.

У результати експериментальних досліджень проникності амонію нітрату через полімерну плівку різної товщини отримані середні значення коефіцієнтів дифузії амонію нітрату через різні типи полімерних плівок наведені у табл. 1.

Таблиця 3.1

Середні значення коефіцієнту дифузії NH₄NO₃через полімерні плівки

Тип полімеру	Коефіцієнт внутрішньої дифузії, D (м2/с)
Поліетилтерефталат	7,4ˑ10-12
Поліпропілен	2,8ˑ10-12
Поліетилен	8,3ˑ10-13
Полівінілхлорид	2,7ˑ10-14

 Аналіз отриманих результатів показує, що дані полімерні відходи можуть бути використані у якості основи плівкотвірних композицій для створення капсульованих гранульованих мінеральних добрив різної тривалості дії, для випадку нанесення оболонки товщиною δ≈10÷50 мкм:

·        поліетилтерефталат – до 3-х місяців;

·        поліпропілен – 3 місяці;

·        поліетилен – від 6 до 9 місяців;

·        полівінілхлорид – більше 9 місяців.