Сапро­пель. Хара­кте­ри­сти­ка, поши­ре­н­ня, засто­су­ва­н­ня

Сапро­пель – це орга­ні­чні муло­ві від­кла­ди кон­ти­нен­таль­них водойм (пере­ва­жно озер), що містять понад 15% орга­ні­чних речо­вин. В Укра­ї­ні сапро­пель є цін­ним при­ро­дним ресур­сом із широ­ки­ми можли­во­стя­ми вико­ри­ста­н­ня в сіль­сько­му госпо­дар­стві, меди­ци­ні, косме­то­ло­гії та про­ми­сло­во­сті.

Сапро­пель вхо­дить до пере­лі­ку кори­сних копа­лин загаль­но­дер­жав­но­го зна­че­н­ня затвер­дже­но­го поста­но­вою Кабі­не­ту Міні­стрів Укра­ї­ни від 12 гру­дня 1994 р. № 827, як сиро­ви­на агро­хі­мі­чна.

Характеристика та генезис

Орга­ні­чна скла­до­ва сапро­пе­лю вклю­чає біту­ми (3–11%), гумі­но­ві кисло­ти та інші біо­ло­гі­чно актив­ні речо­ви­ни (до 40%). Міне­раль­на части­на пред­став­ле­на гли­ни­сти­ми, піща­ни­ми та дрі­бно­а­лев­ри­то­ви­ми частин­ка­ми. Серед міне­ра­лів виді­ля­ють ало­ти­ген­ні (кварц, польо­ві шпа­ти, слю­ди), син­ге­не­ти­чні аути­ген­ні (опал, каль­цит, лімо­ніт, сиде­рит) та діа­ге­не­ти­чні (мар­ка­зит, пірит, сір­ка). Густи­на сапро­пе­лю ста­но­вить близь­ко 1,05 г/см³, а вміст води – 1,5–30 г на 1 г сухої речо­ви­ни. Вік сапро­пе­лю у суча­сних водо­ймах не пере­ви­щує 12 тис. років, але у вико­пно­му ста­ні він може пере­тво­рю­ва­ти­ся у сапро­пе­ле­ве вугі­л­ля або горю­чі слан­ці.

Сапро­пель утво­рю­є­ться на дні водойм про­тя­гом три­ва­ло­го часу і зов­ні вигля­дає як желе­по­ді­бна маса, кон­си­стен­ція якої варі­ю­є­ться від сме­та­но­по­ді­бної у верх­ніх шарах до більш щіль­ної у нижніх. Колір сапро­пе­лю змі­ню­є­ться від роже­во­го до кори­чне­во-олив­ко­во­го і май­же чор­но­го. Він скла­да­є­ться пере­ва­жно з решток план­ктон­них орга­ні­змів, вищих водних рослин і про­ду­ктів їх роз­па­ду, а також із роз­чин­них речо­вин і міне­раль­них части­нок, що фор­му­ють скла­дний орга­но-міне­раль­ний ком­плекс.

Згі­дно з існу­ю­чою кла­си­фі­ка­ці­єю, сапро­пе­лі поді­ля­ю­ться на три основ­ні типи: біо­ген­ний, кла­сто­ген­ний і змі­ша­ний . Ці типи, сво­єю чер­гою, роз­ді­ля­ю­ться на шість кла­сів: орга­ні­чний, кре­ме­ни­стий, орга­но-силі­ка­тний, силі­ка­тний, кар­бо­на­тний і залі­зи­стий. Назва виду сапро­пе­лю від­обра­жає склад орга­ні­чної та міне­раль­ної частин, їх спів­від­но­ше­н­ня та похо­дже­н­ня. Зага­лом виді­ля­є­ться 14 видів сапро­пе­лю. Для кожно­го з них вста­нов­лю­ю­ться кіль­кі­сні пока­зни­ки, такі як золь­ність, вміст окси­дів каль­цію і залі­за, склад орга­ні­чної речо­ви­ни, а також визна­ча­є­ться типо­ло­гі­чна хара­кте­ри­сти­ка родо­вищ, у яких фор­му­ю­ться пев­ні види сапро­пе­лю.

Родо­ви­ща сапро­пе­лю є гео­ло­гі­чни­ми фор­му­ва­н­ня­ми озер­но­го похо­дже­н­ня, що скла­да­ю­ться з наша­ру­вань одно­го або кіль­кох видів сапро­пе­лю поту­жні­стю понад один метр. Екс­плу­а­та­ція таких родо­вищ еко­но­мі­чно вигі­дна.
За умо­ва­ми заля­га­н­ня роз­рі­зня­ють два типи від­кла­дів:

• Від­кри­ті – роз­та­шо­ва­ні у суча­сних водо­ймах, у яких про­це­си нако­пи­че­н­ня сапро­пе­лю три­ва­ють і дони­ні.
• Похо­ва­ні – заля­га­ють під шара­ми тор­фу або міне­раль­них від­кла­дів.

Розповсюдження сапропелю в Україні

В Укра­ї­ні роз­ві­да­но 308 родо­вищ сапро­пе­лю із загаль­ни­ми запа­са­ми близь­ко 86 млн тонн. Най­біль­ші родо­ви­ща зосе­ре­дже­ні у Волин­ській обла­сті – озе­ра Сви­тязь, Куле­ме­тне, Луки, Тур­ське, Горі­хо­ве та інші. Зна­чні запа­си також зна­хо­дя­ться в Поліс­сі, Рів­нен­ській і Чер­ні­гів­ській обла­стях. Ці родо­ви­ща хара­кте­ри­зу­ю­ться висо­ким вмі­стом орга­ні­чних речо­вин та вели­ким про­ми­сло­вим потен­ці­а­лом.

У Волин­ській обла­сті про­ве­де­но пошу­ко­во-оці­ню­валь­ні робо­ти та деталь­ну роз­від­ку на 191 озе­рі загаль­ною пло­щею 68,024 км². За дани­ми Київ­ської гео­ло­го­ро­зві­ду­валь­ної екс­пе­ди­ції, про­ми­сло­ві запа­си сапро­пе­лю за кате­го­рі­єю А+С2 скла­да­ють 69,987,2 тис. т, з яких балан­со­ві запа­си ста­нов­лять 63,621,9 тис. т. На 115 озе­рах вико­на­но пошу­ко­во-оці­ню­валь­ні робо­ти, у резуль­та­ті яких запа­си за кате­го­рі­єю С2 оці­не­но в 27,876,8 тис. т, із них балан­со­ві запа­си – 23,580,8 тис. т. Деталь­на роз­від­ка про­ве­де­на на 76 озе­рах, де запа­си за кате­го­рі­єю А ста­нов­лять 42,110,4 тис. т, а балан­со­ві запа­си – 40,041,1 тис. т. Зага­лом сту­пінь вивче­но­сті озер­них родо­вищ сапро­пе­лю у Волин­ській обла­сті сягає 81%, при­чо­му деталь­ною роз­від­кою охо­пле­но близь­ко 32% цих родо­вищ.

Най­біль­ше роз­ві­да­них родо­вищ сапро­пе­лю зна­хо­ди­ться в пів­ні­чних райо­нах обла­сті, зокре­ма в озе­рах Ратнів­сько­го, Турій­сько­го та Ста­ро­ви­жів­сько­го райо­нів (40,8% від усіх родо­вищ). Зна­чні запа­си також зафі­ксо­ва­но в Ковель­сько­му (11,0%), Мане­ви­цько­му (10,0%) і Шацько­му (9,4%) райо­нах. У цен­траль­них та пів­ден­них райо­нах обла­сті, таких як Горо­хів­ський, Іва­ни­чів­ський і Луцький, кіль­кість озер зна­чно мен­ша, тому запа­си сапро­пе­лю тут несут­тє­ві.

В озе­рах Волин­ської обла­сті най­біль­ше роз­ві­да­но сапро­пе­лів змі­ша­них типів, зокре­ма орга­но-вапня­ко­во­го (15,344,0 тис. т), вапня­ко­во­го (12,040,4 тис. т), орга­но-залі­зи­сто­го (7,811,7 тис. т) і вапня­ко­во-залі­зи­сто­го (231,0 тис. т). Загаль­ний обсяг балан­со­вих запа­сів таких сапро­пе­лів ста­но­вить 43,7 млн т, що скла­дає 68,7% від усіх балан­со­вих запа­сів регіо­ну. Запа­си сапро­пе­лів кла­сто­ген­но­го типу, до яких від­но­ся­ться орга­но-піща­ні (3,766,9 тис. т) і орга­но-гли­ни­сті (5,097,9 тис. т), оці­ню­ю­ться у 10,3 млн т, або 16,2%. Най­мен­ше поши­ре­н­ня в озе­рах мають сапро­пе­лі біо­ген­но­го типу, яких усьо­го роз­ві­да­но 9,6 млн т (15,1%). До цієї кате­го­рії вхо­дять сапро­пе­лі змі­ша­но-водо­ро­сте­во­го типу (1,741,1 тис. т), торф’янисті (756,2 тис. т), зоо­ген­но-водо­ро­сте­ві (5,148,0 тис. т) і діа­то­мо­ві (1,030,8 тис. т).

Тери­то­рія Рів­нен­ської обла­сті хара­кте­ри­зу­є­ться недо­ста­тньою вивче­ні­стю озер­них родо­вищ сапро­пе­лю. Із 81 наяв­но­го озе­ра покла­ди сапро­пе­лю оці­не­но лише у 37 водо­ймах загаль­ною пло­щею 12,41 км², з яких деталь­ною роз­від­кою охо­пле­но лише 19 озер. Загаль­ні запа­си сапро­пе­лю за кате­го­рі­єю А+С2 ста­нов­лять 13 900,0 тис. т, що скла­дає 14,3% від загаль­но­укра­їн­ських запа­сів. До балан­со­вих запа­сів від­не­се­но 8 381,3 тис. т, що скла­дає 60,3% від роз­ві­да­них запа­сів. На 18 озе­рах про­ве­де­но пошу­ко­во-оці­ню­валь­ні робо­ти, які вияви­ли 7 012,8 тис. т сапро­пе­лю за кате­го­рі­єю С2, з яких 2 151,9 тис. т (30,7%) нале­жать до балан­со­вих. Деталь­на роз­від­ка пока­за­ла, що запа­си за кате­го­рі­єю А скла­да­ють 6 887,2 тис. т, з яких 6 229,2 тис. т (90,4%) нале­жать до балан­со­вих. На 13 озе­рах вияв­ле­но про­гно­зні ресур­си сапро­пе­лю у кіль­ко­сті 1 231,0 тис. т.

Роз­ві­да­ні запа­си сапро­пе­лю роз­по­ді­ля­ю­ться нерів­но­мір­но по обла­сті. Най­біль­ша кіль­кість родо­вищ зна­хо­ди­ться в Зарі­чнян­сько­му райо­ні, де за кате­го­рі­єю А+С2 вияв­ле­но 7 672,2 тис. т сапро­пе­лю (55,2% від загаль­них запа­сів обла­сті). У Воло­ди­ми­ре­цько­му, Дубро­ви­цько­му та Косто­піль­сько­му райо­нах запа­си пере­ви­щу­ють 1 млн т. Кла­сто­ген­ні типи сапро­пе­лю, пред­став­ле­ні орга­но-міне­раль­ним (1 732,4 тис. т), орга­но-гли­ни­стим (1 940,7 тис. т) і діа­то­мо­во-гли­ни­стим (61,5 тис. т), скла­да­ють 46,3% від загаль­них запа­сів обла­сті. Такі сапро­пе­лі, зазви­чай, роз­та­шо­ва­ні у про­фун­даль­них зонах і пере­кри­ті інши­ми від­кла­де­н­ня­ми.

Най­біль­ші родо­ви­ща сапро­пе­лю, запа­си яких пере­ви­щу­ють 300 тис. т, роз­та­шо­ва­ні в озе­рах Вели­ке Дру­ге (308,0 тис. т), Луко (513,0 тис. т), Остро­ва­цьке (577,0 тис. т), Верх­нє (792,4 тис. т), Нобель (4 308,0 тис. т), Мар’янівське (1 218,2 тис. т) та інших. Хімі­чний склад сапро­пе­лю визна­чає його при­да­тність для різно­го вико­ри­ста­н­ня, зокре­ма у сіль­сько­му госпо­дар­стві, вете­ри­на­рії, косме­то­ло­гії та гео­ло­гії.

На тери­то­рії Сум­ської обла­сті нара­хо­ву­є­ться 188 озер, де вияв­ле­но 55 родо­вищ сапро­пе­лю із загаль­ни­ми гео­ло­гі­чни­ми запа­са­ми 6699 тис. т, з яких балан­со­ві ста­нов­лять 6486 тис. т, а поза­ба­лан­со­ві — 213 тис. т. Видо­бу­ток сапро­пе­лю на цих родо­ви­щах нара­зі не веде­ться. Запа­си сапро­пе­лю за кате­го­рі­я­ми А+В+С1 ста­нов­лять 2,36% від загаль­но­укра­їн­ських запа­сів. На 40 обсте­же­них озе­рах дон­ні від­кла­ди пере­ва­жно пред­став­ле­ні висо­ко­золь­ним мулом із про­шар­ка­ми висо­ко­золь­но­го сапро­пе­лю із загаль­ни­ми запа­са­ми 4453 тис. т.

На пів­но­чі Київ­ської обла­сті (Іван­ків­ський і Виш­го­род­ський райо­ни) зна­хо­дя­ться два родо­ви­ща сапро­пе­лю (Вало­во, Свя­те) із загаль­ни­ми запа­са­ми 1,29 млн т, але їх видо­бу­ток остан­нім часом також не веде­ться. У Чер­ні­гів­ській обла­сті є два пер­спе­ктив­них для роз­від­ки родо­ви­ща сапро­пе­лю із запа­са­ми 60 тис. т, про­те роз­роб­ка там поки що не про­во­ди­ться.

На тери­то­рії Хар­ків­ської обла­сті нара­хо­ву­є­ться 36 озер, де вияв­ле­но 22 родо­ви­ща сапро­пе­лю із загаль­ни­ми гео­ло­гі­чни­ми запа­са­ми 6456 тис. т. У водо­ймах Хер­сон­ської, Хмель­ни­цької та Оде­ської обла­стей сапро­пель пере­ва­жно пред­став­ле­ний у вигля­ді міне­раль­но­го мулу з про­шар­ка­ми висо­ко­золь­но­го сапро­пе­лю і тор­фу. Ці родо­ви­ща мають зна­чний потен­ці­ал, але їх роз­роб­ка зали­ша­є­ться на поча­тко­вій ста­дії або зов­сім не про­во­ди­ться.

Застосування сапропелю

Сапро­пель є цін­ним орга­ні­чним добри­вом, що пози­тив­но впли­ває на стру­кту­ру ґрун­ту, під­ви­щує вміст орга­ні­чних речо­вин, спри­яє його супре­сив­но­сті та покра­щує роз­ви­ток рослин. Однак в Укра­ї­ні його вико­ри­ста­н­ня в сіль­сько­му госпо­дар­стві зали­ша­є­ться обме­же­ним. За дани­ми Держ­ста­ту Укра­ї­ни, у 2020 році на сіль­сько­го­спо­дар­ські куль­ту­ри було вне­се­но лише 16,9 тис. т сапро­пе­лю, що ста­но­вить 0,16% від загаль­но­го обся­гу вне­се­них орга­ні­чних добрив. Ця тен­ден­ція спо­сте­рі­га­є­ться про­тя­гом остан­ніх років: у 2018 році було вне­се­но 18,0 тис. т сапро­пе­лю, а у 2019 році – лише 3,3 тис. т.

Для забез­пе­че­н­ня без­де­фі­ци­тно­го балан­су гуму­су на лег­ких ґрун­тах Поліс­ся необ­хі­дно вно­си­ти 16–18 т орга­ні­чних добрив на 1 га сіво­змін­ної пло­щі. Зва­жа­ю­чи на ско­ро­че­н­ня видо­бу­тку тор­фу та змен­ше­н­ня поголів’я вели­кої рога­тої худо­би, сапро­пель може ста­ти важли­вим дже­ре­лом орга­ні­чних добрив. У захі­дно­му регіо­ні Укра­ї­ни запа­си сапро­пе­лю доста­тні для нала­го­дже­н­ня його про­ми­сло­во­го видо­бу­тку. Крім того, сапро­пель може вико­ри­сто­ву­ва­ти­ся як суб­страт у тепли­чно­му ово­чів­ни­цтві, що від­по­від­ає прин­ци­пам еко­ло­гі­чної без­пе­ки.

На сьо­го­дні сапро­пель як орга­ні­чне добри­во вико­ри­сто­ву­ють у шести обла­стях Укра­ї­ни, при­чо­му тіль­ки у Волин­ській і Київ­ській обла­стях веде­ться видо­бу­ток цьо­го ресур­су. У Рів­нен­ській, Сум­ській, Хар­ків­ській і Чер­ні­гів­ській обла­стях, де є зна­чні покла­ди сапро­пе­лю, його ресур­си не вико­ри­сто­ву­ю­ться, незва­жа­ю­чи на потре­бу в орга­ні­чних добри­вах та рекуль­ти­ва­ції ґрун­тів.

Най­біль­ше сапро­пе­лю вно­си­ться у Волин­ській обла­сті — 9,76 тис. т, що ста­но­вить 58% від загаль­но­го обся­гу вне­се­но­го сапро­пе­лю. Його рів­но­мір­но вико­ри­сто­ву­ють для виро­щу­ва­н­ня зер­но­вих, зер­но­бо­бо­вих і техні­чних куль­тур. У Київ­ській обла­сті сапро­пель вико­ри­сто­ву­є­ться в неве­ли­кій кіль­ко­сті (0,004 тис. т) для виро­щу­ва­н­ня кор­мо­вих куль­тур. Це свід­чить про зна­чний потен­ці­ал сапро­пе­лю, який зали­ша­є­ться недо­оці­не­ним у бага­тьох регіо­нах кра­ї­ни.

Крім того, сапро­пе­лі широ­ко вико­ри­сто­ву­ю­ться у сіль­сько­му госпо­дар­стві як цін­на міне­раль­но-віта­мін­на під­го­дів­ля для тва­рин і пта­хів. Їхня висо­ка ефе­ктив­ність як кор­мо­вої добав­ки зумов­ле­на зна­чним вмі­стом кори­сних речо­вин, зокре­ма каро­ти­ну та віта­мі­ну B12. Ці ком­по­нен­ти спри­я­ють покра­щен­ню обмі­ну речо­вин, змі­цнен­ню імун­ної систе­ми та під­ви­щен­ню про­ду­ктив­но­сті тва­рин, що робить сапро­пе­лі неза­мін­ним еле­мен­том у суча­сно­му тва­рин­ни­цтві.

Ком­пле­ксні лім­но­ло­го-гео­гра­фі­чні та баль­нео­ло­гі­чні дослі­дже­н­ня, про­ве­де­ні Л. Ільї­ним і М. Пасі­чни­ком, дове­ли пер­спе­ктив­ність вико­ри­ста­н­ня озер­но­го сапро­пе­лю Волин­ської обла­сті в рекре­а­цій­но-курор­тній діяль­но­сті. Осо­бли­ву ува­гу при­вер­тає сапро­пель озе­ра Вели­ке Піщан­ське, балан­со­ві запа­си яко­го ста­нов­лять 410,0 тис. т. Його вла­сти­во­сті від­по­від­а­ють нор­ма­тив­ним вимо­гам, уста­нов­ле­ним для ліку­валь­них гря­зей, що від­кри­ває широ­кі можли­во­сті для засто­су­ва­н­ня у баль­нео­ло­гії та оздо­ров­чій сфе­рі.

Видобуток сапропелю

Попри зна­чні запа­си сапро­пе­лю в Укра­ї­ні його видо­бу­ток поки що недо­ста­тньо роз­ви­не­ний через обме­же­ні інве­сти­ції та заста­рі­лі техно­ло­гії. Для про­ми­сло­во­го осво­є­н­ня сапро­пе­ле­вих родо­вищ най­більш рен­та­бель­ни­ми є водо­йми з пло­щею дзер­ка­ла до 0,5 км², гли­би­ною до 4 м і сере­дньою тов­щею сапро­пе­лю понад 1,5 м. Такі умо­ви забез­пе­чу­ють ефе­ктив­ність видо­бу­тку й міні­мі­зу­ють витра­ти на роз­роб­ку.

Оскіль­ки основ­ні запа­си сапро­пе­лю заля­га­ють під водним дзер­ка­лом, опти­маль­ним є вико­ри­ста­н­ня гідро­ме­ха­ні­зо­ва­но­го мето­ду видо­бу­тку. Цей метод перед­ба­чає добу­ва­н­ня сапро­пе­лю за допо­мо­гою гідрав­лі­чних насо­сів з подаль­шим транс­пор­ту­ва­н­ням сиро­ви­ни магі­страль­ни­ми тру­бо­про­во­да­ми до місця скла­ду­ва­н­ня або без­по­се­ре­дньо до спо­жи­ва­ча. Такий під­хід міні­мі­зує вплив на нав­ко­ли­шнє сере­до­ви­ще та зни­жує витра­ти на пере­ве­зе­н­ня мате­рі­а­лу.

Вико­ри­ста­н­ня гідро­ме­ха­ні­зо­ва­но­го видо­бу­тку є доціль­ним для вели­ких водойм із рів­но­мір­ним заля­га­н­ням сапро­пе­лю. Він дозво­ляє видо­бу­ва­ти сиро­ви­ну в зна­чних обся­гах для її подаль­шо­го вико­ри­ста­н­ня в сіль­сько­му госпо­дар­стві, про­ми­сло­во­сті, косме­то­ло­гії та меди­ци­ні. Впро­ва­дже­н­ня суча­сних техно­ло­гій добу­ва­н­ня та нала­го­дже­н­ня про­ми­сло­вої роз­роб­ки родо­вищ сапро­пе­лю може сут­тє­во під­ви­щи­ти ефе­ктив­ність його вико­ри­ста­н­ня та спри­я­ти роз­ви­тку регіо­нів із бага­ти­ми покла­да­ми цієї цін­ної сиро­ви­ни.

Сапро­пель, попри свою цін­ність як сиро­ви­ни, має і нега­тив­ний вплив на еко­ло­гі­чний стан озер. У бага­тьох озер­них родо­ви­щах Укра­їн­сько­го Поліс­ся запов­не­ність уло­го­вин сапро­пе­ле­ви­ми від­кла­да­ми дося­гає 90%. Його нако­пи­че­н­ня у водо­ймах спри­чи­няє про­це­си евтро­фі­ка­ції, вна­слі­док чого озе­ра втра­ча­ють зда­тність до само­очи­ще­н­ня, посту­по­во забо­ло­чу­ю­ться, а їх еко­си­сте­ми під­да­ю­ться при­ро­дній дегра­да­ції. Єди­ним ефе­ктив­ним мето­дом запо­бі­га­н­ня цьо­му є екс­ка­ва­ція сапро­пе­лю. Вида­ле­н­ня надли­шко­вих дон­них від­кла­дів дозво­ляє змен­ши­ти їхній біо­ген­ний вплив на водо­йму, спри­я­ю­чи від­нов­лен­ню еко­ло­гі­чно­го балан­су.

Про­ми­сло­ве осво­є­н­ня озер­них родо­вищ сапро­пе­лю також віді­грає важли­ву роль у збе­ре­жен­ні еко­си­сте­ми водойм. Видо­бу­ток сапро­пе­лю спри­яє від­нов­лен­ню водно-сто­ко­во­го режи­му, під­ви­щен­ню рів­ня само­очи­ще­н­ня водойм і від­нов­лен­ню їх фун­кціо­наль­но­сті. Разом із цим отри­ма­на сиро­ви­на може вико­ри­сто­ву­ва­ти­ся в різних галу­зях еко­но­мі­ки, таких як сіль­ське госпо­дар­ство, меди­ци­на, будів­ни­цтво й еко­ло­гі­чна рекуль­ти­ва­ція земель.

Отже, сапро­пель є уні­каль­ним при­ро­дним ресур­сом, який має вели­че­зний потен­ці­ал для сіль­сько­го госпо­дар­ства, меди­ци­ни та про­ми­сло­во­сті, і його раціо­наль­не вико­ри­ста­н­ня може ста­ти важли­вим еле­мен­том роз­ви­тку еко­но­мі­ки Укра­ї­ни.