43. Трансформация в почве минеральных и органических удобрений

Загрязнение почв удобрениями

Важнейшим фактором антропогенного воздействия на почвенные экосистемы является применение минеральных удобрений.

Не все, вносимые в почву удобрения, достигают растений, многое теряется, выносится в водные объекты.

Избыточный азот в почве накапливается обычно в форме нитратов.

Поскольку в этой форме азот в почве не сорбируется, он легко вымывается почвенными водами, причем от 20 до 40% его поступает в грунтовые воды и близлежащие водоемы.

Повышенное содержание нитратов в почве и соответственно в сельскохозяйственных растениях и в питьевой воде приводит сразу к нескольким отрицательным последствиям.

При попадании нитратов в организм человека происходит их восстановление до нитрит-ионов, которые переводят гемоглобин в метгемоглобин с последующими серьезными осложнениями.

В кислой среде нитриты реагируют со вторичными аминами с образованием высокотоксичных нитрозоаминов.

Кроме того, азотные удобрения стимулируют образование в продукции сельского хозяйства опасных для здоровья микотоксинов.

Суточное потребление азота с пищей в виде нитратов не должно превышать в рационе человека 200 мг, а нитритов – 10 мг.

При накоплении нитратов качество сельскохозяйственной продукции резко ухудшается.

Теряется устойчивость овощей и фруктов к длительному хранению, снижается питательная ценность продукции.

Применение азотных удобрений и их последующая трансформация вызывает повышение содержание N2O в атмосфере.

Всего газообразные потери азота за счет процессов денитрификации в среднем составляют 24% от их суммарного внесения на поля.

Эффективность использования фосфора из минеральных удобрений ниже, чем азота.

При интенсивном использовании фосфорных удобрений происходит обогащение сельскохозяйственной продукции фтором и мышьяком, которые входят в состав суперфосфата.

По мере обработки почвы фосфорными удобрениями происходит так называемое «зафосфачивание» почв.

При этом фосфор находится в недоступном для растений состоянии, и лишь малая доля его вовлекается в биохимический круговорот.

Около 5% вносимого на поля фосфора выносится в водоемы.

Наряду с минеральными удобрениями в сельском хозяйстве широко используются органические удобрения.

В почве в условиях большого содержания органических веществ возникают благоприятные условия для развития различных патогенных (болезнетворных) микроорганизмов.

При смыве в водоемы и обогащении водной среды органическими веществами эти бактерии продолжают свое существование в водной среде.

Таким образом, загрязнение почв и природных вод стирает грань между средами обитания микроорганизмов.

44. Загрязнение почв пестицидами

Пестициды – собирательное название средств защиты растений.

Широкое распространение в мире получили около 180 пестицидов.

Обычно пестициды классифицируют по их назначению.

Наиболее часто применяются:

гербициды – для борьбы с сорными растениями;

инсектициды – для борьбы с вредными насекомыми;

альгициды – для уничтожениями водорослей и сорной растительности в водоемах;

фунгициды – для борьбы с грибковыми заболеваниями;

дефолианты – для уничтожения листьев;

бактерициды – для борьбы с растениями и др.

Пестициды могут быть классифицированы по химическому строению:

- хлорорганические пестициды – галоидопроизводные различных классов углеводородов;

- фосфорорганические пестициды – сложные эфиры фосфорных кислот;

- карбаматы – сложные эфиры карбаминовой, тио- и дитиокарбаминовой кислот;

- азотсодержащие пестициды – производные мочевины.

С точки зрения экологии наиболее важными свойствами пестицидов является их устойчивость в окружающей среде и способность к бионакоплению.

Наиболее стойкими и одновременно наиболее склонными к кумулированию являются хлорорганические пестициды.

Особенностями использования пестицидов в сельском хозяйстве являются их циркуляция в биосфере, высокая биологическая активность, необходимость применения высоких локальных концентраций.

До 80% пестицидов адсорбируется почвенным гумусом, вследствие чего время жизни их в почвенном покрове значительно возрастает.

В адсорбированном состоянии большинство гербицидов практически не подвергается биоразложению.

Адсорбционная способность почв по отношению к пестицидам зависит от природы глинистых минералов и от содержания почвенного гумуса.

Повышенная сорбционная емкость почвы за счет гумифицирования глинистого слоя позволяет сдерживать миграцию пестицидов и продуктов их трансформации в водоемы.

С этой целью создают специальные «экраны» из перегноя, торфа, лигнинов, которые особенно необходимы в районах орошаемого земледелия с высокой водопроницаемостью почв.

Из других процессов миграции существенны испарение пестицидов с поверхности почв и просачивание их в грунтовые воды.

Восходящее движение пестицидов к поверхности осуществляется за счет конвекции, обусловленной испарением воды.

При этом испарение пестицида протекает более эффективно с поверхности влажных почв, чем с поверхности сухих.

Проникновение пестицидов в грунтовые воды происходит вместе с нисходящим потоком воды.

Через несколько лет употребления пестициды обнаруживают в воде колодцев глубиной 50 м.

Пестициды всегда отрицательно влияют на живое население почв, жизнедеятельность которых лежит в основе поддерживания почвенного плодородия.

Они также влияют на насекомых – опылителей, на содержание микроэлементов и других веществ в растениях, на способность сельскохозяйственной продукции к хранению и ее пищевую ценность.