ТЕМА 22. Загрязнение окружающей среды

Удобрениями.

Цель - познакомить студентов с экологическими проблемами, которые возникают при использовании удобрений в сельскохозяйственном производстве.

Задачи. 1.Изучить основные причины загрязнения окружающей среды удобрениями.

2.Определить какие негативные экологические последствия могут возникать при применении азотных, фосфорных и калийных удобрений.

3.Познакомиться с приемами снижения загрязнения окружающей среды удобрениями.

 

Краткая теория вопроса.

Основными причинами загрязнения окружающей среды удобрениями считаются: 1. Несовершенство организационных форм и технологий транспортировки, хранения, тукосмешения, внесения удобрений;

2.Нарушение агрономической технологии внесения удобрений в севообороте и под отдельные культуры;

3.Несовершенство самих удобрений, их химических, физических и механических свойств.

Дурманов Д. Н. и Шишов Л. Л. (1988) обращают внимание на настоятельную необходимость качественного развития химизации и совершенствования диагностики структуры питания возделываемых

растений, что позволяет исключить или хотя бы минимизировать вероятность возникновения экологических конфликтов. Основным показателем следует считать прибавку урожая или повышение содержания того или иного элемента в почве, а не количество удобрений, внесенных на гектар поля. Это требование объективно диктует

«закон предельной урожайности» (по: Рамад, 1981), в соответствии с которым повышение урожайности имеет тенденцию к замедлению, по мере того как растет количество вносимого удобрения.

Применение в избыточных количествах минеральных удобрений вследствие физиологической кислотности отдельных их видов обусловливает развитие процессов подкисления почв. Об этом косвенно можно судить по дозам извести, используемой в качестве нейтрализатора (СаСО₃, ц на 1ц удобрений):

 

1.Необходимое количество извести для нейтрализации физиологической кислотности удобрений

Вид минеральных удобрений	Доза извести	Вид минеральных удобрений	Доза извести
Аммиак жидкий	1,47	Хлористый аммоний	1,39
Сульфат аммония	1,13	Сульфат аммония натрия	0,90
Мочевина (карбамид)	0,83	Аммиачная селитра	0,74
Аммофос	0,65	Аммиак водный	0,36
Суперфосфат	0,10

Это приводит к снижению сумм поглощенных оснований, усилению минерализационных процессов, нарушению соотношения подвижных форм макро- и микроэлементов в почве и элементного состава растений. Так, применение высоких доз азотных удобрений под капусту нарушает обмен и поступление серы в растения, что отрицательно сказывается на качестве урожая. В результате подкисления почвенного раствора фосфаты в почве закрепляются, что ухудшает фосфорное питание растений; при этом высвобождаются ионы алюминия, которые являются токсичными для почвенной биоты и растений.

Избыток минеральных удобрений вызывает нарушения в биологическом компоненте почвы, из-за чего процессы трансформации органического вещества ухудшаются. В структуре микробного ценоза увеличивается доля микроскопических грибов, среди которых много патогенных. Это грозит опасностью образования микотоксинов в почве и продуктах питания и др.

В последние годы отчетливо прослеживается тенденция увеличения производства сельскохозяйственной продукции (особенно овощной) с повышенным содержанием нитратов. Сами нитраты не отличаются высокой токсичностью, однако под действием микроорганизмов или в процессе химических реакций восстанавливаются до нитритов, опасных для человека и животных. В организме теплокровных нитриты участвуют в образовании более сложных (и наиболее опасных) соединений – нитрозоаминов, которые обладают канцерогенными свойствами. Многие из этих соединений способны вызывать опухоли у теплокровных даже при небольших концентрациях. Считается, что доза нитрозоамина 10-14 мг/кг является канцерогенной при длительном поступлении с продуктами, имеющими существенный удельный вес в рационе человека.

Широкую известность получило заболевание под названием «метгемоглобинемия», особенно опасное для детей грудного возраста. При этом заболевании нитратный ион (NO^-₃) взаимодействует с гемоглобином крови, который не способен транспортировать кислород крови, что приводит к удушью.

Увеличение доз азота не только повышает содержание нитратов, но и одновременно стимулирует уменьшение в произведенной продукции витамина С, сахаров и других веществ, что снижает ее биологическую ценность.

Азотные удобрения загрязняют природные воды. Вынос азота в водные объекты определяется как природными факторами (климат, гидрология, рельеф), так и антропогенными (степень сельскохозяйственного использования территории, применяемые системы земледелия, нормы удобрений и т. д.). Ввиду опасности загрязнения питьевой воды ВОЗ установил для нее ПДК по нитратам: умеренные широты – 22 мг/л; тропики – 10 мг/л. (В России соответствующее значение ПДК нитратов принято 10 мг/л, то же в Польше и США, в ФРГ – 20 мг/л).

Для сведения к минимуму непроизводительных потерь азота, предотвращения и снижения загрязнения нитратами растениеводческой продукции, водоемов и т.д. необходимо четко соблюдать регламенты по транспортировке, хранению и применению удобрений.

Внесению удобрений должно предшествовать известкование почв, которое снижает почвенную кислотность и усиливает процесс восстановления нитратов. Сроки проведения подкормок также играют важную роль в накоплении нитратов. Не рекомендуется применять подкормки в период массового созревания корнеплодов и кочанов.

Исключительно важным приемом снижения (предотвращения) нитратного загрязнения сельскохозяйственной продукции является внесение достаточного количества полноценного органического удобрения (навоз, компосты, сидераты). Органические удобрения целесообразно вносить в соотношении с минеральными 4: 1. Навоз должен быть предварительно прокомпостирован с соломой или торфом. Его лучше вносить в почву с осени.

С фосфорными удобрениями в почву попадают многие токсичные элементы, малоподвижные в почвенной среде. Довольно высоким содержанием загрязняющих веществ отличается, например, суперфосфат (по: Barrows, 1966):

 

2.Загрязняющие вещества суперфосфата

 

Примесь	Содержание, мг/кг	Примесь	Содержание,мг/кг
Мышьяк, As	1.2 – 2.2	Свинец, Pb	7.0 – 92.0
Селен, Se	0.0 – 4.5	Вольфрам, W	20.0 – 180.0
Кобальт, Co	0,0 – 9,0	Кадмий, Cd	50.0 – 170.0
Никель, Ni	7,0 – 32,0	Хром, Сr	66.0 – 243.0
Медь, Cu	4,0 – 79,0	Цинк, Zn	50.0 – 1430.0

 

Кроме того, в фосфорных удобрениях содержится около 1,5% токсичных соединений фтора, который ингибирует активность ряда ферментов. Большая часть фосфора, используемого как удобрение, остается в почве в недоступной для растений форме, т. к. связывается с содержащимися в ней Ca, Al, Fe. В природных фосфатах обнаружены радиоактивные элементы урана, радия. В некоторых фосфорных удобрениях на 1 т Р₂О₅ приходится 30 – 40 кг
стронция – 90.

В водные объекты фосфор поступает тремя путями:

1. В результате потерь при хранении и транспортировке удобрений (34% всех поступлений);

2. Из-за смыва сельскохозяйственных земель в растворенном виде, а также с продуктами эрозии почв (21% всех поступлений);

3. Вследствие «выпадения» фосфора из аграрного круговорота, обусловленного почти полным отсутствием утилизации органических веществ в коммунальном хозяйстве и снижением до 50% - го уровня утилизации органических веществ в животноводстве (45% всех поступлений).

Увеличение содержания Р₂О₅ в природных водах привело к эвтрофированию водных объектов: биомасса водорослей в ряде озер и водохранилищ превосходит валовую сельскохозяйственную продукцию в тех же регионах. Установлено, что на 1 кг поступившего в водоемы фосфора образуется 100 кг фитопланктона, а «цветение» воды за счет водорослей возникает при концентрации фосфора в воде выше 0,001 мг/л, достигая оптимума при содержании его в количестве 0,9 – 3,5 мг/л (Минеев, 1990).

Калийные удобрения также могут служить источником отрицательного воздействия на окружающую природную среду. Например, при переработке сильвинита образуются галитовые отвалы, глинисто – солевые шлаки, а также пылегазовые выбросы. Солеотвалы занимают значительные площади и являются источником засоления почв и подземных вод. Под действием атмосферных осадков образуются рассолы с содержанием солей до 300 г/л, которые попадают в подземные воды, откуда в процессе испарения поступают в поверхностные слои почвы.

Серьезное загрязнение вызывает продукт обогащения сильвинитовых руд – глинисто – солевые шламы. Их обычно хоронят на глубине 20-40 м и окружают дамбами. В местах расположения таких «хранилищ» происходит заболачивание и засоление почв.

Калийные удобрения содержат балластные элементы (Сl, Nа), которые могут накапливаться в почве при систематическом применении повышенных доз удобрений, снижая ее плодородие.

Грунтовые воды пойм крупных рек, на землях которых развито овощеводство, являются одним из основных источников загрязнения речных вод Сl^- и Na⁺.

Увеличение содержания хлора в удобрениях в 4 – 5 раз (дерново–подзолистые почвы) повышает концентрацию его в соломе зерновых и сене клевера на 50 – 70 %, в клубнях картофеля и сене вико – овсяной смеси – на 50 – 100 %. В пахотном слое почвы содержание хлора при этом возрастало на 60 – 290 % в зависимости от вида культуры, условий увлажнения и других факторов.

Немалую опасность вызывают содержащиеся в калийных удобрениях металлы (Cd, Hg, Pb, Al, Сr), которые могут накапливаться в живых организмах, проникать в грунтовые воды и др.

Для предотвращения больших потерь калия и загрязнения поверхностных и грунтовых вод калийные удобрения следует вносить под основную обработку почвы. Снижение потерь питательных элементов из минеральных удобрений вследствие вымывания можно достигнуть как агротехническими, так и химическими способами. Представляет интерес применение медленнодействующих удобрений, питательные элементы которых усваивались бы растениями постепенно в течение вегетационного периода. Достигается это капсулированием, покрытием синтетической пленкой (смолами, парафинами и др.) или элементарной серой.

ЗАДАНИЕ 1.При выращивании однолетних трав на зеленый корм на дерново – подзолистых среднесуглинистых почвах рекомендуют вносить на 1 га 30 – 40 т компоста и N₉₀Р₆₀К₁₂₀, что в пересчете на определенные виды удобрений составляет: 3,5 ц хлористого аммония (NH₄Cl – содержит около 25% азота), 3ц суперфосфата (Ca(H₂PO₄)₂ – около 20% P₂O₅) и 2 ц хлористого калия (КСl – около 60% К₂О).

Используя данные таблицы 1 рассчитайте дозу извести (по д. в.), которую необходимо внести в почву для нейтрализации физиологической кислотности удобрений (КСl – физиологически нейтральное удобрение).

Подумайте, в чем заключается ошибка в подборе удобрений.

 

ЗАДАНИЕ 2.Заполните таблицу:

 

Виды загрязняющих веществ, связанные с производством и использованием минеральных удобрений

 

Удобрения	Загрязняющие вещества
Азотные
Фосфорные
Калийные

 

 

ЗАДАНИЕ 3.Заполните таблицу:

 

Негативные экологические последствия, связанные с применением удобрений

 

Удобрения	Влияние загрязняющих веществ удобрений на окружающую природную среду и здоровье человека и животных
Азотные
Фосфорные
Калийные

ЗАДАНИЕ 4.Заполните таблицу:

Меры по предотвращению и снижению загрязнения удобрениями сельскохозяйственной продукции и окружающей среды

 

Удобрения	Пути снижения загрязнений:
Общие	По видам удобрений
Азотные
Фосфорные
Калийные

 

Ответьте на контрольные вопросы:

 

1.Какие основные причины загрязнения окружающей среды удобрениями?

2.Какие загрязняющие вещества содержатся в азотных, фосфорных и калийных удобрениях?

3.К каким экологическим последствиям приводят эти загрязняющие вещества?

4.Какие общие меры по снижению загрязнений окружающей среды удобрениями Вы знаете?

5.Какие существуют пути снижения нитратного загрязнения сельскохозяйственной продукции?

6.Какие Вы знаете пути поступления фосфора в водоемы?

7.Что Вы понимаете под медленнодействующими удобрениями?

8.Почему желательно вносить известь с некоторыми видами минеральных удобрений?

9.Что такое «эвтрофикация» водоемов? С чем она связана?

 

Литература:

1.Агроэкология. Черников В.А., Чекерес А.И. –М: Колос, 2000.

2.Агроэкология. Черников В.А. Модуль 6. Сельскохозяйственная экология. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 2000.

3.Черников В.А. и др. Экология и устойчивое сельское хозяйство: Материалы для чтения. М.: Изд-во МСХА, 2000.

4.Материалы для чтения. М.: Изд-во МСХА, 2000.

 

⇐ Предыдущая11121314151617181920Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: