Метою роботи є удосконалення методів зменшення антропогенного навантаження на ґрунтове середовище і забруднення підземних вод азотними мінеральними добривами на основі запропонованих теоретичних закономірностей процесу їх проникнення вглиб ґрунту та створення капсульованих мінеральних добрив з регульованим вивільненням компонентів. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі задачі: - виконати критичний аналіз літератури з проблем забруднення ґрунтового середовища та підземних вод компонентами мінеральних добрив; - визначити шляхи зменшення забруднення навколишнього середовища від застосування азотних мінеральних добрив; - розробити методику на основі математичного моделювання для прогнозування процесу проникнення компонентів добрив вглиб ґрунтового середовища залежно від грунтово-кліматичних умов середовища та потреб рослин; - експериментально дослідити процес проникнення компонентів добрив вглиб ґрунтового середовища залежно від умов навколишнього середовища; - удосконалити шляхи регулювання вивільнення цільових компонентів із полімерних капсул в залежності від властивостей полімерного покриття і рН середовища. ЗМІСТ Вступ 5 1. Огляд літератури з проблем техногенного забруднення довкілля азотними мінеральними добривами 11 1.1. Проблеми забруднення ґрунтового середовища на території України 11 1.2. Застосування добрив та проблеми забруднення природних вод 16 1.3. Зменшення забруднення навколишнього середовища шляхом капсулювання 23 1.4. Постановка проблеми дослідження та обґрунтування напрямку досліджень 31 2. Характеристика об'єктів і опис методики досліджень 35 2.1. Характеристика об'єктів дослідження 35 2.2. Експериментальні установки, які використовуються у дослідженнях 46 2.2.1. Дослідження міграції мінеральних добрив за умови постійної вологості середовища 46 2.2.2. Дослідження міграції мінеральних добрив за умови періодичного зволоження ґрунтового середовища 49 2.3. Методики дослідження міграції компонентів добрив у навколишньому середовищі 51 2.3.1. Дослідження міграції компонентів добрив у довкіллі за стаціонарних умов 51 2.3.2. Дослідження міграції компонентів мінеральних добрив у довкіллі під час періодичного зволоження ґрунтового середовища 52 2.4. Дослідження застосування капсульованих мінеральних добрив 53 2.4.1. Експериментальна установка для капсулювання частинок 53 2.4.2. Методики дослідження вивільнення компонентів капсульованих добрив у довкілля в залежності від рН середовища та вмісту легкорозчинної кристалічної речовини у полімерному покритті 55 2.5. Оцінка похибок вимірювання 56 3. Теоретичні аспекти прогнозування міграції мінеральних добрив у ґрунтовому середовищі (математичні моделі) 60 3.1. Постановка проблеми 60 1 3.2. Молекулярна дифузія компонентів мінеральних добрив за умови відсутності атмосферних опадів і вегетації рослин у випадку Сn = const 64 3.3. Міграція компонентів мінеральних добрив за умови засвоєння частини мінерального добрива рослинами у випадку Сn = const 70 3.4. Міграція компонентів мінеральних добрив за умови відсутності опадів і засвоєння речовин рослинами у випадку Сn =/ const 77 3.5. Міграція компонентів мінеральних добрив за умови часткового засвоєння їх кореневою системою рослин у випадку Сn =/ const 84 4. Експериментальні дослідження молекулярної дифузії компонентів гранульованих мінеральних добрив у ґрунті 90 4.1. Постановка проблеми 90 4.2. Міграція компонентів гранульованих мінеральних добрив у ґрунтовому середовищі за відсутності атмосферних опадів і вегетації рослин 92 4.3. Міграція мінеральних добрив за умови періодичного зволоження ґрунту 99 4.3.1. Швидкість фільтрації рідини крізь ґрунтове середовище .. 99 4.3.2. Піщане ґрунтове середовище 100 4.3.3. Суглинкове ґрунтове середовище 102 5. Методи запобігання забруднення ґрунтового середовища шляхом капсулювання мінеральних добрив 107 5.1. Постановка проблеми 107 5.2. Регулювання процесу вивільнення компонентів мінеральних добрив із капсульованих частинок 110 5.2.1. Вплив рН ґрунтового розчину на зміну коефіцієнту дифузії мінеральних добрив крізь полімерну оболонку .... 111 5.2.2. Вплив внесення легкорозчинної кристалічної речовини до складу оболонки на її проникність 119 5.2.3. Визначення товщини оболонки капсульованих добрив .... 124 5.3. Зменшення забруднення ґрунту у випадку застосування капсульованих мінеральних добрив 127 5.3.1. Піщаний ґрунт 127 5.3.2. Суглинковий ґрунт 130 5.4. Технологічна схема нанесення полімерних плівок на гранульовані мінеральні добрива та методика її розрахунку... 134 Загальні висновки 142 Список використаних джерел 144 Додатки 165