Как удобрения загрязняют окружающую среду

Загрязнение окружающей среды. Основными причинами загрязнения окружающей среды удобрениями считаются: 1

Удобрениями.

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

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

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 такжепылегазовые 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.

Дата добавления: 2016-02-11 ; просмотров: 3696 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

ТЕМА 6. 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 удобренийний;

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 (СаСОз, ц на 1 ц удобрений):

1 .Необходимое количество извести для нейтрализации физиоло- гической кислотности удобрений

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

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 Са, Al, Fe. В природных фосфатах обнаружены радиоактивные элементы урана, радия. В некоторых фосфорных удобрениях на 1 т Р205 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 Р205 в природных водах привело к эв- трофированию 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 сильвинитовьгх 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 (CI, Na), 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 СГ 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, Cr), 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 табулировани­ем, 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 N90P6oKi2o, что в пересчете на определенные виды удобрений составляет: 3,5 ц хлористого аммо­ния (NH4C1 — содержит около 25% азота), Зц суперфосфата (Са(Н2Р04)2 — около 20% Р205) и 2 ц хлористого калия (КС1 — около 60% К20).

Используя данные таблицы 1 рассчитайте дозу извести (по д. в.), которую необходимо внести в почву для нейтрализации физиоло­гической кислотности удобрений (КС1 — физиологически нейтральное удобрение).

Подумайте, в чем заключается ошибка в подборе удобрений.

ЗАДАНИЕ 2.3аполните таблицу:

Виды загрязняющих веществ, связанные с производством и использованием минеральных удобрений

ЗАДАНИЕ 3.Заполните таблицу:

Негативные экологические последствия, связанные с применением удобрений

ЗАДАНИЕ 4.3аполните таблицу: Меры по предотвращению и снижению загрязнения удобрениями сельскохозяйственной продукции и окружающей среды

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?

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 .

Источник