Проблема загрязнения почвы удобрениями

5.6. Загрязнение и отравление почв удобрениями и пестицидами

Загрязнение почв удобрениями. Применение минеральных удобрений в сельском хозяйстве направлено на по­вышение содержания в почве элементов питания с целью уве­личения продуктивности сельскохозяйственных культур. Однако когда их вносят в большем количестве, чем требуется рас­тениям, они становятся мощным источником загрязнения почв, сельхозпродукции, почвенных и грунтовых вод, водоемов, рек, атмосферы.

Применение избытка минеральных удобрений имеет следующие негативные последствия:

1. Длительное внесение удобрений изменяет свойства почв. Применение физиологически кислых удобрений повышает кислотность почв, ведет к значительным потерям гумуса.

2. Внесение больших количеств азотных удобрений при­водит к загрязнению почв, сельхозпродукции и пресных вод нитратами, а атмосферы — оксидами азота. При этом происходит эвтрофикация водоемов (эвтрофия — накопление в водных объектах биогенных элементов под воздействием антропогенных или природных факторов. Эвтрофия ведет сначала к по­вышению биологической продуктивности водных бассейнов, а затем к возрастающей нехватке кислорода — к заморам).

3. Минеральные удобрения служат источником загрязне­ния почв тяжелыми металлами (цветные металлы с плотностью большей, чем у железа — более 7874 кг/м 3 ). К ним относятся свинец, медь, цинк, никель, кадмий, кобальт, ртуть и др,

4. Длительное применение минеральных удобрений ока­зывает существенное влияние на почвенную микробиоту, которое проявляется в изменениях родовых и видовых составов почвенных микроорганизмов, активизации и росте численности токсинообразующих видов. Применение минеральных удобре­ний увеличивает численность бактерий, актиномицетов и гри­бов в почвах.

Количество тяжелых металлов в минеральных удобрениях зависит от исходного сырья и способов его переработки. Наиболее загрязнены тяжелыми металлами фосфорные удобре­ния. Кроме того, фосфорные удобрения загрязнены и другими токсичными элементами — фтором, мышьяком. Так, фосфориты могут содержать фтора до 3%.

На 1 га почвы с нитратами и сульфатами, а также с моче­виной попадает от 1 до 10 г мышьяка; с двойным суперфосфа­том — до 30-300 г мышьяка.

Фосфорные удобрения являются источником загрязнения почв естественными радионуклидами — ураном, торием, ради­ем. Содержание урана в сырье фосфоросодержащих удобре­ний колеблется от 0,11 до 35 мг/кг, а тория — от 8 до 32 мг/кг.

Значительное количество тяжелых металлов попадает в почвы и с органическими удобрениями. Это происходит в ос­новном не за счет высокого содержания металлов и токсичных элементов в навозе, а за счет высоких доз внесения, Часто ис­пользуют не один навоз, а торфонавозные и другие компосты. А торф является концентратором тяжелых металлов и при больших дозах — до 100 т/га — может значительно повысить их уровень в пахотных почвах.

5. Минеральные и органические удобрения как источник загрязнения почв тяжелыми металлами могут изменять под­вижность их в почве и, следовательно, доступность для расте­ний. Одновременно увеличиваются потоки миграции металлов в аккумулятивные ландшафты и водоемы.

В практике земледелия теряется до 30-50% вносимых ор­ганических и минеральных удобрений. Поэтому необходимы повышение общей культуры земледелия и осторожность при внесении удобрений. Кроме того, требуются точные расчеты норм, правильная техника и последовательность внесения удобрений, также нежелательны сверхвысокие нормы азотных удобрений.

Соединения фосфора интенсивно поступают в поверхно­стные и подземные воды, а далее в моря и океаны. Главный источник — эрозионный смыв вместе с гумусом, стоки в районах интенсивного животноводства, городские стоки. Все это дает 60-70% фосфора, поступающего в сточные воды. Поэтому очень актуальны вопросы экономичного применения фосфор­ных удобрений и повторного использования в сельском хозяй­стве отходов, содержащих фосфор. Минеральные ресурсы фосфора на Земле очень ограничены, и может начаться «»фосфорный голод», если бесхозяйственно обращаться с его запасами.

Проблема азота имеет другое значение- Потери азотных удобрений путем вымывания могут быть очень большими, достигая 15-20% от внесенного количества. Вместе с нитратами городских нечистот, стоков навозной жижи, продуктами вы­хлопных газов и других отходов нитраты могут достигать опас­ных концентраций (более 400 мг/л NO₃) в питьевой воде и ово­щах, становясь канцерогенами. Загрязнение почв и вод нитра­тами ведет к росту раковых заболеваний населения.

Для предотвращения загрязнения почв различными токсикантами в результате внесения удобрений следует применять комплекс агротехнических, агролесомелиоративных и гидро­технических приемов в сочетании с интенсификацией природных механизмов очистки, т.е. целенаправленное преобразова­ние агробиоценозов в сбалансированные комплексы.

Загрязнение почв пестицидами. Пестициды — (от лат. pestis — зараза и ceado — убиваю) — общепринятое собирательное название ядохимикатов, используемых в сельском хо­зяйстве для уничтожения тех или иных видов вредных орга­низмов. В зависимости от направления использования пестициды подразделяются на ряд групп:

— гербициды — для борьбы с сорняками;

— арборициды — для уничтожения древесной и кустарниковой растительности;

— фунгициды — для борьбы с грибными болезнями расте­ний;

— зооциды — для борьбы с грызунами;

-инсектициды — для борьбы с вредными насекомыми и т.д. Наибольшую группу (до 40-50%) пестицидов составляют гербициды.

Применение пестицидов резко снижает потери урожая сельскохозяйственных культур, в 2-3 раза сокращает затраты труда в сельском хозяйстве.

Признавая несомненный положительный эффект химиче­ского способа борьбы с сорняками, грызунами, болезнями рас­тений, следует учитывать побочное негативное действие пес­тицидов на почву и биоту.

Охрана почв от загрязнения гербицидами и восстановле­ние плодородия уже загрязненных токсикантами почв требуют знания основных аспектов поведения гербицидов в почве, осуществления контроля за остаточными их количествами, •

Обычно гербициды вносят с водой путем опрыскивания вегетирующих растений или почвы. В первом случае на растения попадает только 5-30% гербицида, в то время как 70-95% ядохимиката поступает в почву. Во втором случае (при предпо­севном или довсходовом опрыскивании) все 100% гербицида попадает в почву. Другие технологии использования — разбра­сывание гранулированных препаратов или их внесение с по­ливной водой — также приводят к тому, что в почву поступает весь примененный гербицид.

При попадании в почву гербициды связываются с органи­ческим веществом почвы или с ее глинистой фракцией. Сте­пень адсорбции гербицида определяется как его собственными свойствами, так и почвенными условиями. Основными почвен­ными свойствами, определяющими их адсорбционную способ­ность по отношению к гербицидам, являются гранулометриче­ский и минералогический состав, а также содержание органи­ческого вещества.

Адсорбция гербицидов почвой зависит также от внешних условий, таких как рН, температура, влажность. Так, сухая поч­ва адсорбирует большие количества гербицида по сравнению с влажной. Влияние температуры обусловлено тем, что адсорб­ция является экзотермическим процессом и поэтому при повы­шении температуры адсорбция уменьшается.

На длительность сохранения остаточных количеств герби­цидов в значительной мере влияет доза его внесения. Превы­шение норм расхода выше рекомендуемых, а также системати­ческое внесение гербицидов могут привести к загрязнению почвы.

Наибольшую опасность представляют стойкие пестициды и их метаболиты, способные накапливаться и сохраняться в почвах и водах десятки лет — триазин, симтриазин, хлордан, гептахлор. При определенных условиях из метаболитов пести­цидов образуются метаболиты второго порядка, роль, значение и влияние которых на окружающую среду во многих случаях остаются пока неизвестными. Последствия неумеренного при-менения пестицидов могут быть самыми неожиданными, а главное — биологически непредсказуемыми: на смену одним видам вредных организмов часто приходят другие, которые вырабатывают иммунитет к препаратам и способны выживать даже после самых эффективных обработок. Для преодоления иммунитета устойчивых особей к пестицидам необходимо уве­личивать дозу препаратов, а это усиливает опасность загрязнения почв и вод.

К сожалению, часто пестициды применяют бесконтрольно — с помощью авиации. Препараты, запрещенные в ряде развитых стран, экспортируются в менее развитые страны. Пестици­ды не только истребляют носителей заболеваний, вредных на­секомых, сорные растения, но ведут к гибели полезных птиц и насекомых (пчел, шмелей). Сильное влияние пестициды ока­зывают на почвенную микробиоту. Гербициды триазинового ряда подавляют активность протеазы. При многолетнем применении хлорорганических пестицидов на 49-60% подавляется активность фосфатазы (Лозановская и др., 1998).

Гербициды угнетают дыхание почвы, процессы разложе­ния органического вещества, понижают численность нитрификаторов и почвенных грибов. Поступая в почву, пестициды миг­рируют по профилю почвы, причем скорость и глубина мигра­ции зависят от дозы внесенного пестицида, его летучести и адсорбируемости. от водного и теплового режимов почв. Они мо­гут проникать на глубину более двух метров. При поверхност­ном и внутрипочвенном боковом стоке они перемещаются и скапливаются в депрессиях рельефа. Попадая в грунтовые во­ды даже в малых концентрациях, пестициды ухудшают свойст­ва воды и делают ее непригодной для пищевого использова­ния.

Применение гербицидов в нашей стране неравномерно по видам сельскохозяйственных культур, регионам и отдельным хозяйствам. При выращивании основных зерновых культур ис­пользуется значительно меньше пестицидов, чем при возделы­вании риса, сахарной свеклы, картофеля, сои. За последние 10 лет пестицидная нагрузка на гектар пашни была выше в Астра­ханской, Ленинградской, Московской областях и Краснодарском крае (Деградация. 2002).

В 1998 г. гербицидами в Российской Федерации было об­работано всего 15,6 млн га, что в два раза меньше по сравнению с применением гербицидов в 1986-1990 гг. Следует отме­тить, что в мире производство, применение и ассортимент пес­тицидов, в том числе и гербицидов, с каждым годом увеличиваются.

В настоящее время в США, Великобритании, Канаде и России проводятся исследования по разработке новых путей защиты растений в земледелии без применения или с мини­мальным применением пестицидов и минеральных удобрений. Это методы так называемого «органического земледелия», «биологического земледелия», «альтернативного земледелия». Обязательным условием при этих системах землепользования является обязательное исключение монокультуры, обязательный плодосмен во времени, севообороты с бобовыми травами.

Для предотвращения возможного загрязнения почв герби­цидами в настоящее время рекомендуются следующие предупредительные меры:

• строгое соблюдение регламентов применения препара­тов <норма расхода, сроки, технология внесения);

• чередование гербицидов, различных по длительности токсического действия и механизмам действия на сорные растения;

• контроль за остаточными количествами гербицидов в почве и сельскохозяйственной продукции;

• повышение квалификации специалистов по защите рас­тений и охране окружающей среды.

Несоблюдение указанных мер при применении гербицидов может приводить к загрязнению почв.

По восстановлению загрязненных гербицидами почв применяют следующие способы:

• внесение высоких доз органических удобрений, торфа и других органических материалов с высокой степенью поглотительной способностью;

• применение активированных углей (АУ), цеолитов и пре­паратов на их основе• использование химических соединений, являющихся ка­тализаторами или индукторами различных процессов разложения гербицидов;

• глубокая вспашка с оборотом пласта, снижающая кон­центрацию остатков гербицидов в пахотном слое;

• проведение промывных поливов на загрязненных участ­ках;

• правильный подбор культур севооборота, размещение на загрязненных участках культурных растений, устойчивых к данному гербициду.

В настоящее время более 80% гербицидов, прошедших регистрацию в Российской Федерации, малотоксичны и по сте­пени безопасности для человека и теплокровных животных превосходят гербициды первых поколений. Они являются бо­лее высоко эффективными, экономически приемлемыми и эко­логически безопасными.

Таким образом, оптимальным решением проблемы за­грязнения почв гербицидами является их грамотное применение_: позволяющее избежать отрицательных последствий для окружающей среды. Постоянное совершенствование ассорти­мента препаратов, появление высоко эффективных гербицидов нового поколения предполагает проведение исследований по изучению особенностей поведения гербицидов в конкретных почвенно-климатических условиях страны.

Источник

Загрязнение почвы: причины, последствия и пути решения

Источники загрязнения почвы – это химические вещества и микроорганизмы, присутствие которых изменяет физические, химические и биологические свойства почвы, что приводит к снижению плодородия почвы, то есть её полезности. Ухудшение состояния и качества почвы также вызвано чрезмерной эксплуатацией и неправильным ее использованием фермерами.

Типы и источники загрязнения и деградации почв

Загрязнение почвы в России вызывается всеми химическими соединениями, радиоактивными элементами и микроорганизмами, присутствующими в почве в повышенных количествах. Результат –изменения характеристик почвы, что препятствует ее нормальному использованию.

Причины загрязнения почвы отмечаются в следующем:

1. Газы и пыль, выбрасываемые промышленными предприятиями (химическими, нефтехимическими, цементными, сталелитейными заводами, электростанциями и т. д.);
2. Твердые и жидкие промышленные и городские отходы;
3. Химикаты, используемые в сельском хозяйстве (удобрения, химические средства защиты растений);
4. Выбросы транспортных средств.

Другие факторы, разрушающие почву, – это природные явления, происходящие без вмешательства человека. К ним относятся такие естественные виды загрязнения почвы, как землетрясения, эрозия, засуха, пожары.

Эрозия почвы

Эрозия почвы – это процесс вымывания или растворения поверхностного слоя почвы. Другое определение – перемещение, сортировка и осаждение в другом регионе частиц почвы, вызванное вымыванием поверхностного слоя почвы дождевой или речной водой (водная эрозия) или сдуванием — ветровой эрозией.

Эрозия также может быть вызвана деятельностью человека, а именно:

1. Неправильно проведенной мелиорацией;
2. Вырубкой и сжиганием лесов;
3. Слишком интенсивным выпасом животных;
4. Ведением интенсивного сельского хозяйства;
5. Чрезмерной эксплуатацией водных ресурсов.

Все это вместе или по отдельности приводит к постепенному ухудшению качества земли. Когда почва на участке полностью теряет свою потребительскую ценность, происходит ее опустынивание.

Почвы, на которых невозможно выращивание сельскохозяйственных культур, называют мертвыми почвами. В естественных условиях они встречаются:

• в непосредственной близости от действующих вулканов;
• в пустынных районах;
• в промышленных ландшафтах, например, в отвалах.

Нередко этот процесс необратим, сопровождается сильным преобразованием земель. Строительство домов, укладка асфальта, тротуаров, выкапыванием карьеров, все это пример человеческой деятельности, полностью разрушающей определенные элементы окружающей среды.

Химическое загрязнение почвы

Однако наибольшее влияние на нарушение биологического баланса почвы оказывает химическое загрязнение. Его основные источники – промышленность, сельское хозяйство и транспорт. Воздействие этих отраслей человеческой деятельности может привести к усталости почвы, снижению ее плодородия.

В крайних случаях загрязнение приводит к деградации почвы и растительности — опустыниванию. Примером такой деградации является техническое разрушение почвы.

Промышленные предприятия выбрасывают пыль, содержащую тяжелые металлы (например, свинец, ртуть) и газы (например, соединения серы, азота, хлора). Также источником загрязнения являются сырая нефть и ее производные, радиоактивные вещества. Наконец, на загрязнение в значительной степени влияет захоронение промышленных отходов.

Сельское хозяйство и транспорт, как источники загрязнения почвы

Современные сельскохозяйственные технологии также оказывают значительное влияние на химическое загрязнение почв. Причина – химическая обработка сельскохозяйственных культур. Применяются средства защиты растений – пестициды и токсичные компоненты, содержащиеся в удобрениях и средствах для роста растений.

Особенно негативно влияет на качество почв автомобильный транспорт:

1. Загрязняет почву и растительность выхлопными газами, содержащими соединения свинца и вредные углеводороды;
2. Отрицательно влияет на состояние почв из-за вышеупомянутой технической деградации почв, вызванной строительством коммуникационных и транспортных путей.

Последствия загрязнения почвы

Загрязнение изменяет состав и состояние почвы химически, физически и биологически. Чрезмерное использование искусственных удобрений и использование средств защиты растений нарушают течение вегетации растений и ухудшают структуру почвы. Это приводит к снижению плодородия почвы, что, в свою очередь, снижает урожайность. Следствием этого является снижение качества пищи и качества кормов для животных.

Основные последствия загрязнения почвы:

1. Засоление, несоответствующая реакция (подщелачивание или закисление), сопровождающееся вымыванием питательных веществ, особенно калия;
2. Ухудшение структуры почвы – пересушивание или заиление;
3. Снижение плодородия почвы в результате изменения ее физических, химических и микробиологических свойств;
4. Отрицательное влияние загрязнения почвы на развитие растений и организмов на более высоких уровнях пищевой цепи (на животных и человеке).

Химические загрязнители почвы в результате промышленной деятельности могут проникать через сельскохозяйственные культуры, а затем попадать в организмы животных и людей. Они также могут оказывать прямое влияние на загрязнение поверхностных и подземных вод в результате вымывания вредных веществ из почв.

Техническое и химическое загрязнение разрушает экологическую и эстетическую ценность растительного покрова. Химическое воздействие на состояние почвы изменяет ее pH, вызывая закисление. Подкисление почв приводит к угнетению развития микроорганизмов, а под влиянием процессов разложения органических веществ, выделяются ядовитые вещества.

Пути решения загрязнения почвы

Основные пути решения проблемы загрязнения почвы:

1. Правильное земледелие с использованием преимущественно натуральных удобрений, рациональное использование искусственных удобрений и средств защиты растений;
2. Предотвращение эрозии – мелиоративные работы, среднеполевые насаждения, облесение пустошей;
3. Предотвращение загрязнения почвы из муниципальных источников – сокращение количества отходов и надлежащее управление (сортировка отходов, компостирование, сбор опасных отходов), очистка сточных вод;
4. Ограничение промышленных источников загрязнения почвы – использование современных экологически чистых технологий и правильное обращение с производственными отходами;
5. Очистка почвы от токсичных веществ и раскисление закисленной почвы;
6. Для восстановления загрязненных почв предпринимаются сложные, многоступенчатые меры по восстановлению их полезности – рекультивация почв. Но такой территории требуется много лет, чтобы снова образовался слой почвы.

К сожалению, некоторые химические загрязнители могут оставаться в почве веками, и никакая обработка не может этого изменить. Поэтому, чтобы ускорить процесс удаления токсичных веществ из почвы и их реабилитации, загрязненную почву смешивают с чистой.

Источник