4.7. Мінеральні добрива як джерело забруднення ґрунтів

Для підвищення урожайності культурних рослин у ґрунт вносять неорганічні й органічні речовини, названі добривами. У природному біоценозі панує природний кругообіг речовин: мінеральні речовини, що вбираються рослинами з ґрунту, після відмирання рослин знову повертаються в неї. Якщо ж у результаті відчуження врожаю для власного споживання чи на продаж система порушується, стає необхідним застосування добрив.

Добрива підрозділяють на мінеральні, добуті з надр, промислово отримані чи хімічні сполуки, що містять основні елементи живлення (азот, фосфор, калій) і важливі для життє-діяльності мікроелементи (мідь, бор, манган та ін.), а також органічні складові (перегній, гній, торф, пташиний послід, компости й ін.), що сприяють розвитку корисної мікрофлори ґрунту і підвищенню її родючості.

Однак часто добрива вносять у кількостях, не збалансованих зі споживанням сільськогосподарськими рослинами, тому вони стають могутніми джерелами забруднення ґрунтів, сільськогосподарської продукції, ґрунтових вод, а також природних водойм, рік, атмосфери. Застосування надлишкових мінеральних добрив може мати такі негативні наслідки:

– зміна властивості ґрунту у разі тривалого внесення добрив;

– внесення великих кількостей азотних добрив призводить до забруднення ґрунтів, сільськогосподарської продукції і прісних вод нітратами, а атмосфери – оксидами азоту. Усе сказане стосується і фосфорних добрив;

– мінеральні добрива є джерелом забруднення ґрунтів важкими металами. Найбільш забруднені важкими металами фосфорні добрива. Крім того, фосфорні добрива є джерелом забруднення іншими токсичними елементами – фтором, миш’яком, природними радіонуклідами (ураном, торієм, радієм). Істотна кількість важких металів потрапляє в ґрунти з органічними добривами (торфом, гноєм) і за рахунок високих доз (порівняно з мінеральними) внесення.

Надмірне внесення добрив призводить до високого вмісту нітратів у питній воді і деяких культурах (корнеплодах і листових овочах). Самі по собі нітрати відносно нетоксичні. Однак бактерії, що живуть в організмі людини, можуть перетворювати їх у набагато більш токсичні нітрити. Останні здатні реагувати в шлунку з амінами (наприклад із сиру), утворювати дуже канцерогенні нітрозоаміни. Друга небезпека підвищених доз нітритів пов’язана з розвитком ціанозу (грудничкова метгемоглобінемія чи синюшність) у грудних і маленьких дітей. Гранично допустимі кількості (ГДК) нітратів для людини, за рекомендацією ВАО, не повинні перевищувати 500 мг N⁻, NO₃⁻ на добу. Всесвітня організація охорони здоров’я допускає вміст нітратів у продуктах до 300 мг на 1 кг сирої речовини.

Отже, надмірне залучення сполук азоту в біосферу дуже небезпечне. Щоб знизити негативні наслідки, доцільно використовувати спільне внесення органічних і мінеральних добрив (при зменшенні норми мінеральних і збільшенні частки органічних добрив). Необхідно заборонити внесення добрив по снігу, з літаків, скидання відходів тваринництва в навколишнє середовище. Доцільно розробляти форми азотних добрив з невеликою швидкістю розчинення.

Для запобігання забруднення ґрунтів і ландшафтів різними елементами у результаті внесення добрив варто застосовувати комплекс агротехнічних, агролісомеліоративних і гідротехнічних прийомів до поєднання з інтенсифікацією природних механізмів очищення. До таких прийомів можна віднести полезахисну агротехніку, мінімальний обробіток ґрунтів, удосконалювання асортименту засобів хімізації, мало- і мікрооб’ємне внесення добрив разом з насінням, оптимізацію термінів і доз внесення. Крім того, цьому сприятиме створення агролісомеліоративних систем і організація системи хімічного контролю за складом мінеральних добрив, вмістом важких металів і токсичних сполук.

ПІСЛЯМОВА

Екологія, що вивчає велике коло різноманітних явищ, тісно пов’язана з багатьма науками, у тому числі і з хімією. Екологічний підхід до проблем, що стоять перед кожною з наук, має на увазі посилення інтересів до питань охорони навколишнього середовища, збереження на Землі всього живого у звʼязку зі збільшенням впливу людини на природу.

Екологічна хімія включає хімічні аспекти опису й керування динамічною рівновагою в екосистемі, що стосуються в основному обліку якісного і кількісного складу хімічних антропогенних забруднень природного середовища під впливом виробничої і сільськогосподарської діяльності людини і вивчення хімічних пере-творень забруднювальних речовин у навколишньому середовищі.

З усього кола питань, розглянутих екологічною хімією, можна виділити чотири головні завдання:

1. Вивчення можливостей зниження рівня хімічного забруднення об’єктів навколишнього середовища найбільш небезпечними для екосистеми забруднювальними речовинами.

2. Удосконалювання технологічних процесів перероблення сировини й очищення відходів.

3. Прогнозування поведінки хімічного забруднення під впливом різних природних чинників і антропогенних впливів.

4. Розроблення способів керування станом природного середовища.

Розв’язання першого завдання пов’язане з розробленням нових технологій з урахуванням вимог охорони навколишнього середовища і модифікацією існуючих з метою підвищення їх «екологічності». Це досягається одночасно кількома шляхами: інженерно-організаційними (комплексне використання сировини, безвідходне виробництво, водообернені схеми) і хіміко-технологічними (підвищення селективності процесів, розроблення нових каталізаторів, оптимізація режиму, заміна окремих стадій на більш «екологічні»).

Для розв’язання другої групи завдань необхідна організація очищення газів, що викидаються в атмосферу, і стічних вод, що скидаються у водойми, від найшкідливіших речовин, що залежить від економіки виробництва. Якщо перехід на безвідходні технології вимагає великих капітальних витрат, то поточні витрати на очищення відходів залежать від необхідного ступеня очищення. Існує певна межа очищення, обумовлена економікою виробництва, після якого виробництво може стати нерентабельним. Тут існує пакет завдань, пов’язаних не тільки з локальним очищенням викидів цеху, підприємства, а й з очищенням міських стічних вод, утилізацією твердих і рідких відходів.

Третя група завдань пов’язана з оцінюванням впливу на навколишнє середовище забруднювальних речовин. Тут є два аспекти: з одного боку, проблема токсичності тієї чи іншої речовини, що надходить у навколишнє середовище, з іншого боку – міграція і трансформація речовин під впливом природних чинників.

Визначальна роль екологічної хімії – в оцінюванні швидкостей трансформації забруднювальних речовин залежно від чинників середовища проживання.