4. Охорона ґрунтів від забруднення хімічними препаратами та викидами промислових підприємств

Інтенсивна система землеробства передбачає застосування високих доз мінеральних добрив, пестицидів та інших продуктів хімічної промисловості. При науково обґрунтованому і раціональному їх застосуванні підвищуються родючість ґрунту і урожайність сільськогосподарських культур без зниження якості продукції.

Безсистемне внесення мінеральних добрив спричинює негативні наслідки. Надмірне внесення азотних добрив зумовлює підвищення концентрації нітратів у ґрунтових водах, ґрунт і ґрунтові води забруднює також і надлишок амонійного азоту, джерелом якого є відходи тваринництва і міські стічні води. Аномально високі концентрації азоту в ґрунтах і природних водах мають місце навколо хімічних заводів, які виробляють азотні добрива.

Вживання питної води з високим вмістом азоту негативно впливає на здоров’я людей. Амонійний азот окислюється до нітратів, на що витрачається велика кількість кисню. Тому у водоймах з високою концентрацією цієї форми азоту згодом настає кисневе голодування всіх гідробіонтів, а вода стає протухлою.

Щоб зменшити надлишок азоту в ґрунтах і природних водах, слід розширювати посівні площі бобових культур, застосовувати повільно діючі форми азотних добрив, виготовляти компости з органічних решток, запроваджувати нові технології виробництва азотних добрив.

Вміст фосфору в ґрунтах порівняно невеликий, а його природні сполуки, як правило, малодоступні для рослин. Для нормального живлення рослин азотом, фосфором і калієм їх співвідношення в ґрунті має бути 1 : 1 : 1 або 1 : 2 : 2,5. Якщо співвідношення фосфору до азоту буде менше один до одного, тобто відносний вміст фосфору менший за вміст азоту, то в тканинах рослин накопичуються відновні сполуки азоту і їх концентрація може досягти рівня канцерогенності. Тому фосфорні добрива слід систематично вносити в ґрунт.

Внесений у ґрунт фосфор рослини засвоюють у меншій кількості, ніж азот. Коефіцієнт використання фосфору з мінеральних добрив майже вдвічі менший, ніж азоту.

З кальцієм, алюмінієм та іншими металами фосфор утворює нерозчинні і важкорозчинні сполуки. Все це змушує збільшувати дози фосфорних добрив.

Підрахунки вчених агрохіміків показали, що з 10 частин фосфору, який витрачено на вирощування кормових рослин, одна частина засвоюється людиною з продуктами харчування, три частини залишаються увібраними ґрунтом, а шість частин з відходами тваринницьких ферм змиваються у водойми, якщо їх не використовують як органічні добрива. Ця частина фосфатів і є джерелом забруднення природних вод. В наш час близько 3-4 млн т фосфатів щорічно надходить з континентів у Світовий океан.

Одночасно відбувається інтенсивна фосфатизація суші. Основними джерелами її є виробництво і застосування мінеральних добрив, біоцидів, детергентів, добування молюсків, водоростей, рибний промисел, викиди промислових підприємств та ін.

Застосування фосфорних добрив у великих дозах призводить до небажаного накопичення в ґрунтах деяких супутніх елементів: стабільного стронцію, фтору, сполук урану, радію, торію та інших елементів.

Внесення калійних добрив суттєво не впливає на навколишнє середовище. Проте з калійними добривами вноситься значна кількість хлору. Накопичення його в ґрунтах, ґрунтових водах і водоймах призводить до негативних наслідків. Насамперед знижується якість продукції багатьох сільськогосподарських культур. Так, у картоплі формуються водянисті бульби з неприємним запахом. Надлишки хлору негативно впливають на деякі процеси ґрунтоутворення: в кислих ґрунтах він підкислює середовище, посилює елювіальні процеси, а в нейтральних і лужних – спричинює солонцюватість.

Поряд з азотом, фосфором і калієм значну роль в житті рослин відіграє сірка. Вона бере участь у перетворенні нітратів на амінокислоти. Тому при нестачі сірки в рослинах накопичується нітратний азот.

У ґрунтах сірки, як правило, достатньо для нормального життя рослин. Джерелами надходження її у ґрунт є органічні і мінеральні добрива і викиди промислових підприємств. Викиди промислових підприємств надходять в атмосферу і ґрунти у вигляді сухих часток SO₂, газоподібних сполук і кислих дощів.

При забрудненні ландшафтів оксид сірки крізь продихи потрапляє в асиміляційну тканину рослин і спричинює зменшення сумарної поверхні хлоропластів, що призводить до зниження інтенсивності фотосинтезу і зменшення продуктивності рослин.

В атмосфері оксид сірки SO₂ окислюється в оксид SO₃. Оксиди азоту і сірки, які викидаються в атмосферу, розчиняються в краплинах туману і хмар і перетворюються на кислоти, які випадають на землю з дощовими краплинами. Кислотні дощі підвищують кислотність ґрунту до рН=4,0, що негативно впливає на розвиток культурних рослин.

Міграція мінеральних добрив з сільськогосподарських угідь у водойми зумовлює їх евтрофікацію. Висока концентрація азоту, фосфору та інших елементів спричинює інтенсивний розвиток водоростей і мікроорганізмів, процеси денінтрифікації, ресульфатації з утворенням сірководню, метану, етилену. В таких водоймах виникає гострий дефіцит кисню внаслідок використання його на дихання водоростей і окислення органічних речовин.

Явище евтрофікації призводить до загибелі риби та інших тварин водойми, захворювання людей і тварин, які п’ють цю воду.

Основними заходами охорони ґрунтів від забруднення мінеральними добривами та супутніми сполуками є внесення науково обґрунтованих доз добрив, їх оптимальні форми і строки внесення. Раціональне застосування органічних і мінеральних добрив стабілізує баланс поживних елементів в ґрунті, не спричинює небажаних явищ, підвищує родючість ґрунту.

Ведення сільського і лісового господарства в наш час неможливе без застосування пестицидів – отрутохімікатів для боротьби з бур’янами, шкідниками і хворобами рослин. Вони захищають сільськогосподарські і лісові культури, зберігають високий урожай. Однак поряд з цим пестициди накопичуються в ландшафтах, вносять небажані зміни в біоценозах, знищують тварин, призводять до глибоких і незворотних порушень нормальних циклів біологічного кругообігу речовин. З продуктами харчування вони потрапляють в організм людини і спричинюють захворювання або відхилення від норми. Деякі з пестицидів зумовлюють мутації.

Частина пестицидів, що потрапила у ґрунт, затримується вбирним комплексом, інша частина – з низхідними потоками води мігрує в нижні горизонти.

Багато пестицидів є стійкими сполуками і тривалий час зберігаються в ґрунті. Вони переносяться вітрами, ґрунтовими водами з продуктами харчування і таким чином поширюють свій вплив на великій території. Навіть незначна концентрація пестицидів у ґрунтових водах змінює їх органо-лептичні властивості (смак, запах), робить їх непридатними для пиття.

Якщо поле одноразово оброблене гербіцидами, то ця сполука залишається в ґрунті кілька років. Це так звана залишкова токсикація ґрунтів. Однією з її причин є ексудація отрутохімікатів кореневою системою рослин. При обробці надземних органів рослин гербіцидами їх молекули потрапляють у провідні тканини і з внутрішнім потоком речовин досягають кореневої системи, де і залишаються після відмирання рослин.

Основними заходами захисту ґрунтів від забруднення пестицидами є синтез і застосування малотоксичних і нестійких сполук, зменшення їх доз. Вже розроблено кілька способів, які дають змогу зменшити дози внесення пестицидів, не знижуючи їх ефективності. Найпоширенішими з них є застосування пестицидів одночасно з іншими агротехнічними заходами, застосування перспективних форм отрутохімікатів, відмова від авіаційного і збільшення наземного способу внесення, чергування застосування пестицидів з неоднаковим механізмом дії та ін.

Частина пестицидів, яка потрапляє в ґрунт, через певний час втрачає біоцидні властивості, відбувається детоксикація їх. Головний критерій детоксикації – повне розпадання молекул пестициду на нетоксичні компоненти. У багатьох пестицидів цей процес займає значний відрізок часу. Основний шлях детоксикації полярних пестицидів – адсорбція їх колоїдним комплексом ґрунту. Природна детоксикація відбувається також під впливом дистиляції пестицидів з водними парами і перехід їх у газоподібний стан. Токсиканти інтенсивно розпадаються під впливом ультрафіолетового опромінення, в процесі життєдіяльності мікроорганізмів, в тканинах рослин тощо.