Введение в экологическую химию - Скурлатов Ю.И.
NBSN 5-06-002593-4
Скачать (прямая ссылка):
Неконтролируемым источником поступления соединений азота в почвенные экосистемы является промышленность по производству азотных удобрений. Промышленные выбросы достигают 50% продукции. С осадками в почву поступает в год в среднем около 10 кг И/га, тогда как локально вблизи от предприятий это количество может быть гораздо выше.
Пересыщение почвы соединениями азота происходит и за счет биологических источников — при многократных посевах сои и других бобовых культур (вместо удобрений).
166
Повышение содержания нитратов в почве и соответственно в сельскохозяйственных растениях и питьевой воде приводит сразу к нескольким отрицательным последствиям.
При попадании нитратов в организм человека происходит их восстановление до нитрит-ионов, которые переводят гемоглобин в метге-моглобин. Возникает болезнь под названием метгемоглобинемия. Отравление 20% гемоглобина приводит к сердечной недостаточности, а 80% — к смерти.
В кислой среде нитриты реагируют со вторичными аминами, образуя нитрозоамины, многие из которых канцерогенны для органов пищеварения и выделения. Опухолевое действие нитрозоаминов обнаружено в 1956 г. Сейчас ежегодно публикуется около 1500 сообщений по раковым заболеваниям, индуцированным нитрозоаминами. Считается, что не менее 5% злокачественных опухолей возникает из-за повышенного содержания нитратов в пище.
Кроме того, азотные удобрения стимулируют образование в продукции сельского хозяйства микотоксинов, которые также могут приводить к раковым заболеваниям.
Суточное потребление азота с пищей в виде нитратов не должно превышать в рационе человека 200 мг, а нитритов — 10 мг. В питьевой
воде не должно содержаться более 20 мг 1Юз в 1 л.
При накоплении нитратов качество сельскохозяйственной продук-ции резко ухудшается. Теряется устойчивость овощей и фруктов к длительному хранению, снижаются питательная ценность продуктов и их потребительские качества как промышленного сырья. Например, уменьшается содержание сахара в сахарной свекле.
Влияние азотных удобрений на урожайность и качество растительной продукции происходит не только за счет накопления нитратов непосредственно растениями, но и опосредованно — через почву. Так, при использовании аммиачных форм азотных удобрений происходит потеря гумуса, возрастает его минерализация. Изменяются и микробиологические свойства почвы.
.Применение азотных удобрений и их последующая трансформация вызывает повышение содержания N20 в атмосфере. Всего газообразные потери азота за счет процессов денитрификации в среднем составляют 24% от их суммарного внесения на поля.
Со всей очевидностью дальнейшее наращивание производства и использования азотных удобрений в том виде, в каком это делалось до сих пор, приведет к "заколдованному кругу", в результате которого загрязнение биосферы минеральными формами азота станет критическим. Выход видится в применении гранулированных удобрений про-
167
локированного (в идеале программированного) действия. Гранулы покрывают тонкой полимерной пленкой, которая постепенно разлагается почвенными микроорганизмами. Почвенная влага и растворенные в ней вещества медленно просачиваются через мельчайшие поры полимерной пленки. Регулируя толщину пленки и размер пор, можно "программировать" продолжительность действия гранулированных удобрений, поддерживая необходимую для роста растений локальную концентрацию биогенных элементов в корневой зоне в соответствии с потребностями сельскохозяйственных культур в период вегетации.
Другой выход — в создании сельского хозяйства будущего на базе достижений гидропоники, генетики и селекции.
Помимо азотных удобрений в почву необходимо вносить фосфаты. Несмотря на то что почва содержит значительные запасы фосфора, лишь 10—20% его находится в доступной для растений форме. Желательное соотношение N:P:K в удобрениях лежит в пределах 1:1:1— 1:2:2,5. При N:P < 1:1 в продуктах накапливаются восстановленные формы азота, что чревато образованием нитрозоаминов. Фосфор в почве необходимо постоянно восполнять в виде минеральных и органо-минеральных удобрений, так как биологического источника, подобного азоту, для фосфора нет.
Фосфор, как и азот, потребляется растениями с разной интенсивностью разными видами и сортами в разные сроки вегетации и в разных экологических условиях. Фосфаты малоподвижны в почвенной среде, поэтому вносить их необходимо непосредственно в корневую систему. Эффективность использования фосфата из минеральных удобрений меньше, чем азота.
Избыток фосфора нетоксичен для живых организмов. Однако при интенсивном использовании фосфорных удобрений происходит обогащение сельскохозяйственной продукции фтором и мышьяком. Дело в том, что в суперфосфате содержится до 1,5% фтора, являющегося ингибитором ряда ферментов. К тому же вместе с суперфосфатом на каждый гектар пашни в почву вносится 30—300 мг мышьяка.
По мере обработки почвы фосфорными удобрениями происходит так называемое "зафосфачивание" почв. При этом фосфор находится в фиксированном, недоступном для растений состоянии и лишь малая доля его вовлекается в биохимический круговорот. Около 5% вносимого на поля фосфора выносится в водоемы.
