Загрязнение почв в процессе их сельскохозяйственного использования
Загрязнение почв — это внесение в почвенный покров новых, нехарактерных для него веществ или существенное превышение концентраций веществ, встречающихся в почве. При сельскохозяйственном использовании происходит загрязнение почв минеральными и органическими удобрениями, пестицидами, патогенными микроорганизмами и т.п.
Внесение в почву минеральных удобрений является важным средством управления почвенным плодородием и увеличения продуктивности земледелия. Однако их длительное применение высокими дозами оказывает негативное воздействие на почву.
По некоторым прогнозам в начале XXI века в странах с интенсивным земледелием азотные удобрения будут применять дозой 300 кг/га. Между тем уже сейчас констатируется проникновение нитратов, нитритов, аммония в подземные воды на десятки метров водоносных горизонтов, отмечается повышение их содержания в речных и озерных водах. Потери азотных удобрений путем вымывания могут достигать 15—20% от внесенного количества.
Применение высоких доз азотных удобрений вызывает быструю минерализацию гумуса, азотсодержащих соединений почвы, способствует росту газообразных потерь азота. Выделяющийся в атмосферу диоксид азота N02, по мнению многих ученых, способствует разрушению озонового слоя, защищающего живые организмы от жесткого ультрафиолетового облучения.
Длительное применение высоких доз азотных и калийных удобрений активизирует токсинообразующие микроорганизмы, что приводит к микробному токсикозу почв. Избыток нитритов и нитратов ухудшает качество сельскохозяйственной продукции, вызывая у человека и животных острые расстройства пищеварения и накопление в организме канцерогенных соединений.
Соединения фосфора менее подвижны, чем азотные, но и они интенсивно поступают в поверхностные и грунтовые воды, в реки и моря. Избыточные дозы фосфорных удобрений, эрозионный смыв почвы, стоки в районах интенсивного животноводства — все эти источники дают 60—70% фосфора, поступающего в воды.
Применение в сельском хозяйстве калийных удобрений, особенно хлорида калия КС1, приводит к накоплению в почве хлорид-ионов СГ, токсичных для большинства растений.
Избыточно вносимые минеральные удобрения с поверхностным и подземным стоком поступают в реки и озера и вызывают их эвтрофикацию («цветение»), резко ухудшая свойства воды.
Все элементы питания растений (NPK) содержатся и в стоках животноводческих комплексов и сточных водах населенных пунктов, которые часто используются для полива на так называемых земледельческих полях орошения (ЗПО). Здесь очистка сточных вод сочетается с удобрением полей и способствует повышению их плодородия.
Однако со сточными водами в почву попадают яйца и личинки гельминтов, канцерогенные, мутагенные и токсические вещества и болезнетворные бактерии. Поэтому перед использованием фекальных стоков на ЗПО их следует подвергать специальной обработке для обеззараживания. Тем не менее, ЗПО рекомендуется использовать под зерновые и кормовые культуры и не выращивать на них те культуры, которые идут в пищу человека без предварительной обработки, например, овощи.
Одним из наиболее опасных загрязнителей биосферы являются пестициды — химические средства защиты растений и животных от различных вредителей и болезней. В зависимости от цели использования их подразделяют на следующие группы:
Гербициды — для борьбы с сорными растениями;
Альгициды — для уничтожения водорослей и другой водной растительности;
Арборициды — для уничтожения нежелательной древесной и кустарниковой растительности;
Фунгициды — для борьбы с грибковыми болезнями растений;
Бактерициды — для борьбы с бактериями и бактериальными болезнями;
Инсектициды — для борьбы с вредными насекомыми;
Акарициды — для борьбы с клещами;
Зооциды — для борьбы с грызунами;
Лимациды — для борьбы с моллюсками;
Нематоциды — для борьбы с круглыми червями;
Афициды — для борьбы с тлями.
Разновидностью пестицидов являются дефолианты, служащие для удаления листьев растений, десиканты, вызывающие иссушение растений, дефлоранты, удаляющие цветы и завязи, ретарданты, регулирующие рост растений, репелленты, отпугивающие насекомых, и некоторые другие.
Самую обширную группу пестицидов как по масштабам практического применения (40—50%), так и по ассортименту выпускаемых препаратов (около 40%) составляют гербициды, то есть средства борьбы с сорняками.
По характеру действия гербициды можно подразделить на две подгруппы: сплошные, действующие на все виды растений и использующиеся для уничтожения нежелательной растительности на определенных территориях; избирательные (селективные), опасные для определенных видов растительности и используемые для уничтожения сорняков в агроценозах.
Это деление до некоторой степени условно, так как в зависимости от концентрации препарата и норм расхода одни и те же ядохимикаты могут проявлять себя и как избирательные, и как сплошные гербициды.
Пестициды используют в виде суспензий, эмульсий, порошков и гранул, концентрированных и коллоидных растворов и распыляют с помощью распылителей разного объема и мощности, вплоть до распыления при помощи сельскохозяйственной авиации. Естественно, что с воздушными массами они могут переноситься на большие расстояния и вызывать загрязнение окружающей среды там, где пестициды вообще не применялись или использовались в неизмеримо меньших количествах.
Все пестициды являются ядовитыми веществами не только для определенной — вредной для человека — формы жизни, но и для полезных микроорганизмов, животных, птиц и человека. В идеальном случае пестицид, оказав требуемое воздействие на вредителя, должен был бы разрушиться, образовав безвредные продукты разложения. Однако большинство пестицидов представляют собой устойчивые труднораэла- гающиеся соединения, из которых используется по назначению приблизительно 4—5% внесенного количества. Остальная масса рассеивается в агроэкосистеме, попадая в почвы, растения и другие компоненты окружающей среды, что создает сложные экологические проблемы, особенно при систематической обработке больших площадей.
В зависимости от устойчивости к процессам разложения пестициды подразделяются на слабостойкие (сохраняются в окружающей среде от 1 до 12 недель), среднестойкие (сохраняются 1—18 месяцев) и очень стойкие (сохраняются 2 года и более). Наибольшую опасность представляют стойкие пестициды и продукты их превращения (метаболиты), способные накапливаться и сохраняться в природной среде до нескольких десятков лет. При определенных условиях метаболиты пестицидов дают метаболиты второго порядка и т.д., роль, значение и влияние которых на окружающую среду во многих случаях непредсказуемы.
Вредное действие пестицидов приводит к уничтожению хозяйственно-нейтральных и даже полезных видов растений и насекомых. Иногда они являются причиной возникновения устойчивых популяций вредителей, от которых трудно избавиться. Так, на смену одним видам вредных организмов приходят другие, которые вырабатывают иммунитет и способны выживать даже после самых эффективных обработок. Для преодоления иммунитета устойчивых особей вредителей к пестицидам приходится увеличивать дозы препаратов, а это усиливает опасность загрязнения окружающей среды.
В настоящее время в результате интоксикации хлорорганическими препаратами сильно сократилась численность птиц, особенно хищных. Инсектициды весьма опасны для плотоядных животных, так как они постепенно концентрируются в живых организмах по мере продвижения к конечным звеньям пищевых цепей. Здесь инсектициды действуют как кумулятивные яды.
Основным приемником и аккумулятором пестицидов является почва. Чем выше доза внесения и устойчивей ядохимикат, тем дольше он сохраняется и тем опаснее его последействие. Так, в Канаде и США были отмечены опасные концентрации гербицидов в сахарной свекле, выращенной год спустя после обработанной ими кукурузы.
Особенно устойчивы ко всем видам разложения хлорорганические инсектициды — гексахлоран, ДЦТ и другие — которые могут сохраняться в почве десятилетиями, накапливаясь при систематическом применении.
Широко используются в современном сельском хозяйстве карбаматные инсектициды. Отличаясь высокой токсичностью для некоторых видов насекомых, эти препараты почти полностью безвредны для теплокровных позвоночных и человека.
Современное сельское хозяйство трудно представить себе без пестицидов. Их применение резко снижает потери урожаев сельскохозяйственных культур, в 2—3 раза сокращает затраты на производство сельхозпродукции. Масштабы применения пестици дов неуклонно растут, их годовое производство в мире превысило 2 млн. т, а ассортимент насчитывает более 100 тыс. наименований. Но параллельно с этим растет и их побочное негативное действие на животный мир, почву, водоемы, культурные и полезные дикорастущие растения. Поэтому пестициды допустимо использовать лишь там, где химические средства защиты пока нельзя заменить биологическими.
Источник
Сельское хозяйство – как источник загрязнения почв
Основными загрязнителями почв в сельском хозяйстве являются пестициды(биоциды) – вещества, способные убивать нежелательные для человека организмы. Применяемые в настоящее время пестициды, по своему назначению подразделяются на следующие группы:
1. Инсектициды – ядохимикаты, предназначенные для уничтожения насекомых, которые являются вредителями сельскохозяйственных культур, переносчиками и возбудителями болезней человека и животных.
2. Гербициды – ядохимикаты, предназначенные для уничтожения сорняков, нежелательных растений, которые соревнуются с сельскохозяйственными культурами за получение почвенных питательных веществ.
3. Фунгициды – ядохимикаты, предназначенные для уничтожения нежелательных грибов, которые могут причинить значительный ущерб урожаю.
4. Родентициды – ядохимикаты, предназначенные для уничтожения нежелательных животных, прежде всего грызунов (крыс и мышей).
5. Дефолианты – химические вещества, вызывающие преждевременное старение листьев растений. Они широко применяются при механизированной сборке хлопка, для ускорения опадения листьев у хлопчатника. Дефолианты применялись во время войны во Вьетнаме для оголения джунглей. Это позволяло американской авиации обнаруживать военные базы вьетнамских партизан.
Идеальным химикатом для уничтожения вредителей является тот, который удовлетворяет следующим требованиям:
· убивает только того вредителя, против которого он применяется;
· не имеет краткосрочного или долгосрочного воздействия на другие организмы, включая организм человека;
· быстро расщепляется на безвредные химические вещества;
· препятствует образованию в организме вредителя, против которого он применялся генетической сопротивляемости;
· дает экономию денежных средств, по сравнению с ведением сельского хозяйства без использования средств для борьбы с вредителями.
К сожалению далеко не все применяемые в мире пестициды соответствуют предъявляемым требованиям. До 1940 года в сельском хозяйстве использовалось несколько десятков пестицидов. Многие пестициды первого поколения представляли собой нестойкие органические вещества, полученные на базе опасных для насекомых ядов, найденных в растениях. Например, порошок пиретрум, полученный из головок хризантем, использовался китайцами 2000 лет назад и все еще используется в настоящее время. Отличными инсектицидами являются кофеин, никотин, чесночное масло, красный перец, лимонное масло и др. Второй тип промышленных пестицидов первого поколения, используемых до 1940 года, состоял из устойчивых неорганических соединений, полученных из токсичных металлов, таких как мышьяк, свинец, ртуть. Большая часть этих пестицидов уже не применяется, т.к. доказано, что даже незначительные концентрации этих соединений в почвах, приводят к аккумуляции тяжелых металлов в растительных тканях, что является чрезвычайно опасным для человека.
Революция в деле борьбы с насекомыми произошла в сороковые годы двадцатого столетия. Именно в этот период установили, что известный с 1874 года дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ) является сильнодействующим инсектицидом. С 1945 года химики разработали множество подобных синтетических органических веществ, известных как пестициды второго поколения. Долгое время ДДТ применялся для уничтожения малярийных комаров, клещей, вшей. Позже обнаружили, что ДДТ обладает высокой устойчивостью в окружающей среде, способен аккумулироваться и передаваться по трофическим цепям. В организме человека ДДТ аккумулируется преимущественно в мозге и действует как нервный яд.
Применение ДДТ в настоящее время запрещено, однако в развивающихся странах этот инсектицид применяется по экономическим соображениям.
Ежегодно в мире применяется около 2,5 млн.т. пестицидов второго поколения (в среднем 0,5 кг на одного жителя планеты). Примерно 85% всех пестицидов используется в развитых странах, но их применение растет и в развивающихся государствах. Наибольшее количество пестицидов в развивающихся странах используется для косметической обработки экспортируемых фруктов.
В настоящее время все большее применение находят пестициды нового поколения, которые не обладают высокой устойчивостью в окружающей среде. Например, гербицид глифосат в почве полностью разлагается с образованием фосфорной кислоты, углекислого газа и воды. Для разработки высокоэффективных пестицидов нового поколения только в 1991 году в развитых странах израсходовано более 2,2 млрд. долларов США. Экономисты оценили стоимость разработки одного такого пестицида в 150 млн. долларов США. В то же время эти затраты окупаются более высокими урожаями сельскохозяйственных культур, сохранением здоровья населения и увеличением средней продолжительности жизни. Основными потребителями пестицидов нового типа являются Япония, США, Франция и Германия. Следует отметить, что эти пестициды обладают рядом недостатков, основными из которых являются высокая токсичность для живых организмов (хотя они и не успевают аккумулироваться в живых организмах, т.к. достаточно быстро разлагаются), высокая растворимость в воде. Более того, чтобы компенсировать их быстрый распад и обеспечить тем самым эффективную борьбу с насекомыми приходится их вносить через равные промежутки времени. А это значит, что в почве они присутствуют постоянно, подобно медленно разлагающимся пестицидам на смену которым они пришли.
У многих жителей вполне закономерно возникает вопрос: оправдано ли применение пестицидов в связи с их опасностью? Сторонники применения пестицидов приводят следующие доводы в пользу их применения:
· во-первых, с помощью пестицидов уничтожены возбудители многочисленных смертельно опасных для человека заболеваний (малярии, бубонной чумы, тифа, сонной болезни и др.). По расчетам ученых, пестициды помогли спасти жизни не менее 7 млн. человек.
· во-вторых, они увеличивают запасы продовольствия и снижают на него цены. Ежегодные потери в мировом потенциальном производстве продовольствия из-за вредителей составляют 55%, в том числе 35% до и 20% после сбора урожая. Общая сумма потерь оценивается в 20 млрд. долларов в год. Без применения пестицидов эти потери увеличились бы, а цены на продукцию возросли на 30-50%.
· в-третьих, они увеличивают доходы фермеров. Компании, производящие пестициды, подсчитали, что каждый потраченный на пестицид доллар, дает прибавку урожая на 3-5 долларов.
· в-четвертых, они действуют быстрее и надежнее, чем альтернативные средства.
Основными доводами, которые приводят в ответ противники применения пестицидов, следующие:
- Выработка генетической сопротивляемости к пестицидам у вредителей при длительном применении пестицидов;
- Попутное уничтожение организмов, являющихся естественными врагами вредителей;
- Высокая устойчивость многих пестицидов в окружающей среде и их аккумуляция в тканях растений, животных, человека, что является чрезвычайно опасным для человека, представителей дикой флоры и фауны.
- Кратковременная угроза здоровью людей от применения и использования пестицидов. Всемирная организация здравоохранения подсчитала, что ежегодно пестицидами при неправильном применении и хранении отравляется не менее одного миллиона человек, из которых от 3000 до 20000 умирают. По меньшей мере, половина отравленных и 75% умерших являются сельскохозяйственными рабочими развивающихся стран, где у населения низкий образовательный уровень и очень слабый уровень контроля над использованием пестицидов. Каждый год в США из-за неправильного применения или хранения пестицидов ежегодно заболевают, по меньшей мере, 20000 американцев, большую часть из которых составляют дети. В США пестициды представляют вторую после лекарственных препаратов, причину отравления маленьких детей. Кроме того, на заводах по производству пестицидов часто происходят аварии, в результате которых погибает от химических и механических травм гибнет много рабочих. Наиболее тяжелые последствия наблюдались после Бхопальской трагедии (Индия), которая произошла в 1984 году на заводе по производству пестицидов. Из-за просачивания из резервуара зоцианата метила, используемого для производства пестицидов, погибло 3300 человек, серьезно пострадало более 200000 человек.
Противники использования пестицидов утверждают, что существует множество альтернативных методов и средств борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур. Примерами таких мероприятий являются:
· ротация севооборота (для того, чтобы популяции вредителей сельскохозяйственных культур не успевали увеличиться до неконтролируемых размеров);
· создание защитных полос из кустарников или деревьев вокруг сельхозугодий (эти полосы могут препятствовать проникновению вредителей с других участков);
· выбор времени посева, таким образом, что основные насекомые гибнут от холода раньше, чем взойдем культура;
· выращивание сельскохозяйственных культур в районах, где нет их основных вредителей;
· использование естественных врагов для борьбы с вредителями сельского хозяйства, например, птиц для уничтожения насекомых, аллелопатических растений, которые выделяют химические вещества токсичные для сорняков;
· регулирование популяции насекомых с помощью их стерилизации. Мужские особи некоторых видов вредителей можно выращивать в лабораториях и стерилизовать с помощью химических веществ. Затем их выпускают в естественные условия, где они безуспешно спариваются с самками.
· Использование средств, привлекающих насекомых, например, феромонов и гормонов. У многих видов насекомых женская особь, будучи готовой к спариванию, вырабатывает ничтожное количество специфического для данного вида привлекающего самцов вещества, которое называется феромоном. Мужские особи обладают высокой чувствительностью к феромонам и обнаруживают его на значительном расстоянии. Поэтому феромоны можно использовать как для заманивания вредителей в ловушки, так и для привлечения естественных врагов для уничтожения вредителей.
Известны и другие экологически безопасные методы борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур.
Другими опасными загрязнителями почв в сельском хозяйстве являются минеральные удобрения при использовании в неумеренном количестве, при неправильном хранении и транспортировке. Из азотных, суперфосфатных и других типов удобрений в почву в больших количествах мигрируют нитраты, сульфаты, хлориды и другие соединения. Это приводит к нарушению биогеохимического круговорота азота, фосфора и некоторых других элементов. Экологические последствия проявляются в виде эвтрофикации водоемов, которая происходит из-за поступления биогенных элементов с ливневыми и талыми водами, стекающими с полей. В последнее время выявлен еще один неблагоприятный аспект неумеренного применения минеральных удобрений и в первую очередь нитратов. Оказалось, что большое количество нитратов снижает содержание кислорода в почве, а это способствует выделению в атмосферу двух парниковых газов – закиси азота и метана. При поступлении нитратов в человеческий организм в концентрации свыше 50 мг/л отмечается их прямое общетоксическое действие.
Дата добавления: 2015-01-30 ; просмотров: 21 | Нарушение авторских прав
Источник