Загрязнение природной среды удобрениями

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: 3692 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Какие страны наносят ущерб окружающей среде из-за чрезмерного использования удобрений?

Текст: Ханна Ричи

Резюме

Удобрения изменили способ производства продуктов питания в мире. Они не только принесли большие выгоды для продовольственной безопасности, но и экологические выгоды за счет более высоких урожаев (и, следовательно, меньшего использования земли). Но может быть и обратная сторона. Когда мы вносим излишнее количество удобрений, независимо от того, являются ли они натуральными, такими как навоз или синтетические удобрения, излишки питательных веществ смываются и загрязняют окружающую среду.

Азот и фосфор — два основных удобрения, которые фермеры добавляют на свои поля. Представленные здесь исследования показывают, что почти две трети азота, который мы используем для выращивания сельскохозяйственных культур, становится загрязнителем; аналогично — более половины применяемого фосфора. Существуют большие различия в том, сколько загрязняющих веществ страны создают в результате своей сельскохозяйственной практики.

Выгода и недостатки

Удобрения улучшают урожайность сельскохозяйственных культур и приносят большое количество социально-экономических выгод. У этого есть два преимущества. Во-первых, мы можем выращивать больше еды. Во-вторых, нам нужно использовать меньше земли для ведения сельского хозяйства и, следовательно, уничтожать меньше экосистем в процессе.

Но помимо этих экологических преимуществ есть и недостатки. Не все питательные вещества, которые мы применяем используются культурами. Остальное уходит с наших ферм в естественную среду: если это происходит, то это загрязняет реки и озера; вызывает дисбаланс в экосистемах и влияет на биоразнообразие.

Каковы глобальные масштабы загрязнения удобрениями? Какие страны вызывают наиболее предотвратимое загрязнение?

Мы можем измерить это с помощью показателя, называемого «избыток питательных веществ». Этот показатель показывает нам, сколько питательных веществ, которые фермеры применяют в качестве удобрений, уходит в естественную среду.

В статье, опубликованной в журнале Science, Пол Уэст и его коллеги составили карту баланса питательных веществ для азота и фосфора — основных питательных веществ, которые мы добавляем в наши культуры — во всем мире. Они сопоставили количество питательных веществ на входе (в виде синтетических удобрений, органических дополнений, таких как навоз, или даже биологическая фиксация азота из бобовых растений) и выходе, который является количеством азота или фосфора, хранящемся в урожае, который мы собираем.

Разница между входами и выходами — это «избыток», то есть питательные вещества, которые не используются культурами, а вместо этого попадают в естественную среду.

Почти две трети внесенного азота не используются нашими культурами

Это исследование показало, что фермеры во всем мире ежегодно вносят в посевы около 115 млн тонн азота. Они используют только около 35% этого количества, а это означает, что 75 млн тонн азота попадает в наши реки, озера и природную среду. Это наш «лишний азот». Поразительно, что почти две трети применяемого нами азота становится загрязнителем окружающей среды.

Какие страны создают наибольшее загрязнение азотом? Карты ниже показывают это с двух точек зрения.

Во-первых, как избыток азота на гектар пашни. Здесь мы видим большие различия по всему миру.

Некоторые страны действительно производят «отрицательное» загрязнение азотом, они показаны синим цветом. Это происходит, когда страны испытывают нехватку азотных удобрений, но продолжают пытаться выращивать все больше и больше сельскохозяйственных культур. Затем растения должны забирать азот из почвы. Со временем это приводит к истощению питательных веществ в почвах, что в долгосрочной перспективе отрицательно скажется на продуктивности этих почв и растениеводстве.

В других странах наблюдается массовый избыток азота. Эти страны показаны здесь более темными оттенками красного. Такие страны, как Кувейт, Сингапур, Южная Корея, Египет, Новая Зеландия, Китай и Тайвань, создают более 100 кг избыточного азота на гектар. На каждый гектар пахотных земель они производят сотни килограммов загрязнения.

На другой карте показано общее загрязнение азотом — сумма выбросов, произведенных в каждой стране, а не на гектар. Это дается как доля каждой страны в общемировом показателе.

Китай является источником наибольшего загрязнения азотом, составляя одну треть от общемирового показателя. Индия производит почти пятую часть (18%); США производит 11%; за ними следуют Пакистан и Бразилия.

Неудивительно, что страны с наибольшим населением (и одними из самых больших массивов суши) создают наибольшее загрязнение. Но есть много возможностей уменьшить использование удобрений (и загрязнение) без ущерба для урожайности.

Оба этих показателя—- количество избыточного азота на гектар и общий избыток — важны. Избыток на гектар информирует нас о том, где питательные вещества используются неэффективно. Если это число велико, то фермеры используют слишком много удобрений и органических удобрений. Но полный избыток также важен, потому что он информирует нас о том, где у нас могут быть очаги загрязнения воды и экосистемы. Нам нужно знать о регионах с большим количеством сельскохозяйственных угодий и избытком питательных веществ, потому что окружающие реки и озера подвержены высокому риску загрязнения.

Более половины применяемого фосфора теряется в окружающей среде

Другим основным питательным веществом, которое мы добавляем в наши посевы с помощью удобрений, является фосфор.

Ежегодно фермеры во всем мире применяют около 25 млн тонн фосфора. 14 млн тонн не используются культурами и становятся загрязняющими веществами. Это означает, что больше половины тратится зря.

Так же, как мы рассмотрели азот, мы можем увидеть, какие страны производят больше всего фосфора; сначала на гектар, затем — всего за год. Это показано на картах ниже.

Большинство стран, в которых имеется избыток азота — это те же страны, в которых также имеется избыток фосфора. Сингапур, Новая Зеландия, Япония, Южная Корея и Бельгия находятся в верхней части списка.

Неудивительно, учитывая размер их населения и сушу, что крупнейшие загрязнители фосфором похожи на азотную ситацию. Возглавляет список Китай, производящий одну треть избыточного фосфора в мире. Далее следует Индия с одной пятой; Бразилия — 7%; США — 6%; и Пакистан — 3%.

Некоторые страны могут использовать больше удобрений, а некоторые могли бы использовать меньше

Многие страны, особенно бедные страны Африки к югу от Сахары, не используют достаточное количество удобрений. В результате там страдает урожайность. Это плохо для фермеров, продовольственной безопасности и окружающей среды, потому что это означает, что им нужно использовать больше земли для сельского хозяйства. Африка к югу от Сахары, по прогнозам, станет горячей точкой потери среды обитания в ближайшие десятилетия в результате расширения пахотных земель. Тысячи видов млекопитающих, птиц и земноводных находятся в опасности. Хорошая новость заключается в том, что если мы сможем повысить урожайность, мы сможем предотвратить почти все это. Удобрения будут играть важную роль в достижении этого.

На другом конце спектра некоторые страны используют слишком много удобрений. Они могли бы использовать их гораздо меньше и производить гораздо меньше загрязнения, без ущерба для урожайности. Правильный баланс принесет ряд социально-экономических и экологических выгод.

Источник