Мінеральні добрива в агроекосистемах та особливості їхнього впливу на довкілля

Найістотніший метаболізм фтору проявляється у зниженні поглинання кисню, зниженні асиміляції поживних речовин, зменшенні вмісту хлорофілу, пошкодженні клітинних мембран та ін., але рослини мають високу здатність переносити негативний вплив F~. Концентрація понад 50 мг/кг пригнічує розвиток рослин, особливо кореневої системи. Для мікроорганізмів концентрація 100 мг/кг пригнічує мікробоценоз. Вплив F~ на рослинність і ґрунтову мікрофлору залежить, в основному, від вмісту його водорозчинних форм. Однак, потенційну загрозу представляють і ті форми, які можуть поповнювати ґрунтовий розчин (загальний і рухомий F~). ГДК в овочах і фруктах - 0,2 мг/кг; у травах - 1,5, коренеплодах - 2,5 мг/кг; максимально допустимий рівень (МДР) у кормах - 20, зерні - 10 мг/кг. Токсичний вплив на гідробіонти: середня концентрація у природних водах - 0,01-27 мг/л, глобальний винос з річковим стоком - 3300 тис т/рік. Максимальні концентрації у питних водах (річки, струмки, озера) - 0,5-20,0 мг/л, колодязі - 1,8-7,0 мг/л. Нетоксичною прийнято концентрацію F~ 1,5 мг/л. ЛК50 для лосося - 3,0 мг/л.

Хлор - елемент VII групи періодичної системи. Токсичний вплив на людину: СІ є стабільним компонентом живих організмів, добова потреба людини покривається продуктами харчування. Ґрунт: кларк у земній корі - 1,7 * 10~2%. У природі зустрічається у вигляді сполук NaCl, KC1, СаС12, MgCl2, хлоридів мікроелементів, які добре розчинні (за винятком хлоридів срібла і ртуті). Нагромаджується у значних кількостях лише в засолених грунтах, переважно в регіонах з аридним кліматом. Основний шлях міграції - водний. Токсичний вплив на рослини і мікроорганізми: елемент енергійного нагромадження - коефіцієнт біологічного поглинання > 10. Концентрація 0,1-0,5 мг/л пригнічує фотосинтез озерного фітопланктону. Максимальна концентрація, яка за постійної дії не призводить до порушень біохімічних процесів - 0,3 мг/л. Для деяких бактерій і вірусів концентрація хлору у розчині > 1 мг/л - згубна. Токсичний вплив на гідробіонти: репродуктивна функція у дафній порушується при концентрації хлору 0,0035 мг/л. За концентрації 35-70 мг/л окуні гинуть через кілька хвилин. Для лососевих концентрація не повинна перевищувати 0,04 мг/л, а при постійному надходженні - 0,002 мг/л.

Нітрати - Кількість азоту у поверхневому стоці становить 40- 5500 мг/л. Токсичний вплив на людину: смертельна доза - 8-15 г, допустиме, згідно з рекомендаціями ФАО/ВООЗ, добове споживання 5 мг/кг. При тривалому споживанні питної води та харчових продуктів, що містять значну кількість нітратів (23,7-100 мг/кг), різко підвищується можливість захворювання на метгемоглобінемію (MtHb). Під впливом деяких видів шлункових мікроорганізмів нітрати відновлюються до нітритів, які блокують утворення гемоглобіну тим, що, відновлюючись, переводять залізо з двовалентного у тривалентне. Особливо небезпечна MtHb для дітей - понижена кислотність шлункового соку призводить до розвитку мікроорганізмів-редуцентів. Виділяють три основні клінічні форми MtHb: безсимптомну - вміст MtHb до 5%; легку - MtHb до 5-10% з ціанозом, тахікардією; і важку MtHb - до 20% з ціанозом, тахікардією, нудотою, блюванням, головними болями. За взаємодії нітритів з амінопохідними сполуками утворюються потенційні канцерогени - N-нітрозосполуки (НС), які включають N-нітрозоаміни. Останні є потенційними канцерогенами. Крім злоякісних новоутворень, НС характеризуються органотропною, мутагенною, ембріотоксичною і тератогенною дією. Нітрати з організму людини виводяться лише на 70-80%. ДСД нітрозоамінів - 1 мкг/кг, нітратів для дорослого населення - 5 мг/кг. Токсичний вплив на рослини: рослини звичайно не страждають від надлишку нітратів і нітритів, у нормальних здорових рослин нітрити і нітрати у вільному стані не нагромаджуються. ГДК нітратів коливається у широких межах, залежно від сільськогосподарської культури: від 45 для дині до 1400 мг/кг для буряку столового. Токсичний вплив на гідробіонти: небезпечна концентрація для сома 400 млн^-1, молоді чавичі - ЛК50 = 5800 мг/л,для вухастого окуня - 800, для гуппі - 191, уражуюча концентрація для вугрів - 5000 мг/л.

Сульфат-іон (SO42~) - Токсичний вплив на людину: гострого отруєння практично не спричиняє, але має токсикологічний ефект хронічного характеру - сполучення патології гепатогастральної, легеневої, серцево-судинної і нервової систем. Спостерігають відхилення тонусу артеріальних судин і асиметрію пульсового кровонаповнення півкуль мозку. Кислотоутворююча функція шлунку змінена у бік підвищення секреції соляної кислоти, виникнення виразкової хвороби, зміни функціонального стану печінки. Ознаки хронічного отруєння - дратівливість, періодичні головні болі, поганий сон і апетит, диспептичні розлади, больові відчуття в області серця. Ґрунт: у верхніх горизонтах незасолених ґрунтів вміст сірки коливається від 0,01-0,02% до 0,2- 0,4%. Найменші концентрації і запаси сірки властиві малогумусним піщаним та супіщаним грунтам. Найбільший вміст і запаси характерні для торф'яників. У верхніх гумусових горизонтах на частку органічних сполук припадає 70-80% всіх запасів сірки. Частка мінеральних сполук збільшується при зменшенні запасів гумусу, підвищенні мінералізації вод і нагромадженні у грунтах карбонатів і гіпсу. Токсичний вплив нарослими і мікроорганізми: опосередкований - спричиняє закислення ґрунту, при цьому знижується кількість доступних поживних речовин. Закислення знижує швидкість розкладання органічних залишків, оскільки більшості бактерій, грибів і водоростей необхідне нейтральне середовище. Знижує продуктивність азотфіксуючих бактерій: при рН < 5,0 азотобактер повністю гине, що призводить до обмеження надходження азоту в рослини. Високі концентрації призводять до руйнації хлоропластів рослин. Сульфати нестійкі в анаеробних умовах і за достатньої кількості органічної речовини відновлюються анаеробними бактеріями роду Desulfovibrio з підлуговуванням середовища. Токсичний вплив на гідробіонти: опосередкований - негативний вплив пов'язаний з закисленням води. При незначному закисленні (рН < 6,0) різко знижується популяція водоростей; число видів фітопланктону знижується з 30-80 до 5-10, зменшується чисельність бентичних безхребетних. Чутливі щодо закислення риби, особливо на стадії ікри та мальків; репродуктивність багатьох риб знижується при рН < 5,5, і практично припиняється при рН < 4,5. ГДК сульфатів у питній воді визначається за органолептичним показником (присмаком) і становить 500 мг/л, у воді рибогосподарських водоймищ - 100 мг/л.

Висновки та пропозиції

1. Реальну загрозу для навколишнього природного середовища (у разі порушення правил та норм зберігання та утилізації агрохімікатів) являє стан зберігання добрив та отрутохімікатів. Станом на 2005-2006 роки не існує складських приміщень для зберігання добрив, відсутні також гноєсховища.

2. Використання мінеральних добрив істотно змінює біогеохімічний колообіг речовин, сприяючи включенню біологічно активних елементів (БАЕ) у різні типи міграції, які послідовно змінюються (добриво-ґрунт-вода).

3. Добрива вітчизняного виробництва не є істотним джерелом ВМ. При їх застосуванні не відбувається істотного підвищення вмісту ВМ у ґрунті, але може виникнути потенційна небезпека забруднення у разі тривалого застосування та високих норм внесення. Високі концентрації діючої речовини у добриві відповідають меншому умісту домішок, що сприяє зниженню ризику забруднення ними агроекосистем.

4. Застосування мінеральних добрив зумовлює суттєве забруднення водних об'єктів токсичними домішками, присутніми у добривах.

5. З ряду проаналізованих добрив аміачна селітра характеризується найнижчим умістом токсичних домішок. Фосфорні добрива посідають перше місце серед мінеральних за вмістом токсичних домішок. Найнебезпечнішим компонентом фосфорних добрив є кадмій. Серед калійних добрив найвищий уміст домішок характерний для сульфату калію. Особливу увагу слід приділити контролю за забрудненням кадмієм.

6. Застосування АФК не призведе до забруднення верхніх шарів ґрунту ВМ. Час досягнення критичної концентрації елементу фтору у ґрунті становить 45 років. Прогноз латеральної міграції ХЕ при застосуванні АФК вказує на необхідність контролю за надходженням у водойми фтору і заліза. Застосування СГА потребує контролю за вмістом міді з метою попередження забруднення водних об'єктів.

7. З метою попередження загрози забруднення навколишнього природного середовища агрохімікатами необхідно організувати чітку систему контролю якості і відповідності мінеральних добрив безпечності для здоров'я людини і навколишнього середовища та застосування у сільському господарстві.

8. При виробництві добрив перевагу слід надавати висококонцентрованій сировині з низьким умістом токсичних домішок.

9. При виборі видів добрив перевагу слід надавати низько баластним видам, враховуючи їх фізико-хімічні властивості, а також ґрунтово -кліматичні умови ділянки, де планується внесення добрив.

10. Внесення добрив слід проводити з суворим дотримання норм, розрахованих під запланований урожай, строків та способів внесення.

Список використаної літератури

2. Агроекологія: Навч. посібник / О.Ф. Смаглій. А.Т. Кар-дашов, П.В. Литвак та ін. -- К.: Вища освіта. 20О6. -- 671 с: іл.

3. Глазовская М. А. Способность окружающей среды к самоочищению // Природа. -- М.: Высшая школа.-1979. -- №3. -- С.71--79.

4. Агроекологічна оцінка мінеральних добрив та пестицидів: Монографія / В. П. Патика, Н. А. Макаренко, Л. І. Моклячук та ін.; За ред. В. П. Патики.- К.: Основа, 2005. -- 300 с.

5. Экологические проблемы применения удобрений / В. Н. Куде-яров и др. -- М.: Наука. -- 1984. -- 213 с.

6. Минеев В. Г. Экологические функции агрохимии в современном земледелии // Агрохимия. -- 2000. -- №5. -- С. 5--13.

7. Довідник з агрохімічного та агроекологічного стану грунтів України / За ред. Б. С. Носка, Б. С Прістера, М. В. Лободи. -- К.: Урожай, 1994. -- 336 с

8. Карнаухов А. И., БезнисА. П. Бионеорганическая химия: Учебное пособие. -- К.: Вища школа. --1992. -- 232 с.

9. Геохимия окружающей среды / Ю. Е. Сает, Б. А. Ревич, Е. П. Янин и др. -- М.: Недра, 1990. -- 335 с.

10. Глазовская М. А. Методические основы эколого-геохимической устойчивости почв к техногенным воздействиям.-- М.: Изд-во МГУ, 1997. - 102 с.

11. Минеев В. Г. Химизация земледелия и природная среда. -- М.: Агропромиздат. -- 1990. -- 287 с.

12. Алексеев Ю. В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. -- Л.: Агропромиздат, 1987. -- 142 с.

13. Биогеохимические основы экологического нормирования. -- М.: Наука, 1993. - 590 с.

14. Милащенко Н. 3. Программа исследований тяжелых металлов в Географической сети опытов со средствами химизации // Химия в сельском хозяйстве. -- 1995. -- №4. -- С. 4--7.

15. Потатуева Ю. А., Касицкий Ю. И., Сидоренкова Н. К. и др. Распределение подвижных форм тяжелых металлов, токсичных элементов и микроэлементов по профилю дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы при длительном систематическом применении удобрений // Агрохимия. -- 2001. -- №4. -- С. 61--66.

16. Пристер Б. С. Количественная комплексная оценка свойств почвы при прогнозировании поведения радионуклидов в системе почва-растение // Вісник аграрної науки. -- 2002. -- №1. -- С. 61--68.

17. Глазовский Н. Ф. Основные понятия и показатели техногенеза // Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. -- М.: Высшая школа, 1978. -- С. 244--261.

18. Органические удобрения / А. А. Бацула, П. М. Виноградов, В. И. Ворошилов и др./ Под ред. Н. К. Крупского, А. А. Бацулы. -- К.: Урожай, 1981.- 160 с.

19. Гриб Й. В., Клименко М. О., Сондак В. В. Відновна гідроеколо-гія порушених річкових та озерних систем // Навч. посібн. -- Рівне.: Волинські обереги, 1999. -- 348 с

20. Денисов О. /., Серебрякова Т. М., Чернявська А. П. та ін. Сучасний стан поверхневих вод України: методичні підходи та екологічна оцінка // Водне господарство України. -- 1996. -- №6. -- С. 24--28.

21. Малишева Л. Л. Геохімія ландшафтів / Навч. посібн. -- К.: . Либідь, 2000. -- 472 с.

22. Малі річки України. Довідник / За ред. А. В. Яцик. -- К.: Урожай, 1991. --294 с.

23. Метелев В. В., КанаевА. И., Дзасохов Н. Г. Водная токсикология. -- М.: Колос,1971. -- 236 с

24. Іутинська Г. О. Мікробний моніторинг Грунтів, забруднених важкими металами // Агроекологічний моніторинг та паспортизація сільськогосподарських земель (методично-нормативне забезпечення) / За ред. В. П. Патики, О. Г. Тараріко. -- К.: Фітосоціоцентр, 2002. -- С 136-141.

25. Башкин В. Н. Агрогеохимия азота // Пущине ОНТИ НЦБИ АН СССР. - 1987. - 270 с.

26. Ладонін В. Ф. Влияние комплексного применения средств химизации на содержание тяжелых металлов в почве и растениях // Химия в сельском хозяйстве. -- 1994. -- №4. -- С. 32--35.

27. Методика суцільного грунто-агрохімічного моніторингу сільскот господарських угідь України / Керівний нормативний документ. -- К.: 1994. - 162 с.

28. Методы и проблемы экотоксикологического моделирования и прогнозирования. - Пушино: ОНТИ НЦБИ АН СССР. - 1979. - 214 с.

29. Методические рекомендации по оценке выноса биогенных веществ поверхностным стоком. -- М.: 1985. -- 32 с.

30. Лактіонов М. І. Агрогрунтознавство. Навч. посібн./ХДАУ ім. В. В. Докучаева. -- Харків: Видавець Шуст А. І., 2001. -- 156 с.

31. Трахтенберг И. М. Книга о ядах и отравлениях. -- К.: Наукова думка, 2000. -- 366 с.

32. Носко Б. С, Христенко А. О., Максимова В. П. та ін. Використання фосфоритів родовищ України на чорноземних грунтах // Вісник аграрної науки. -- 2001. -- №1. -- С. 3/4--36.

33. Барановский А. 3., Панкрутская Л. И. Накопление фтора в биологических объектах при длительном применении фосфорных удобрений на торфяно-болотных почвах // Агрохимия. -- 1992. -- № 12. -- С. 27.

34. Лактіонов М. І. Агрогрунтознавство. Навч. посібн./ХДАУ ім. В. В. Докучаева. -- Харків: Видавець Шуст А. І., 2001. -- 156 с.