13.8 Охорона ґрунтів від забруднення хімічними препаратами

На даному етапі розвитку аграрних технологій ведення інтенсивного сільського господарства неможливе без застосування мінеральних добрив (азоту, фосфору, калію), пестицидів та інших продуктів хімічної промисловості. Практика їх використання розширюється й постійно вдосконалюється.

При науково обґрунтованому і раціональному застосуванні мінеральних добрив підвищуються родючість ґрунту та урожайність сільськогосподарських культур без зниження якості продукції. Однак безсистемне внесення мінеральних добрив спричинює негативні наслідки.

Надмірне внесення азотних добрив зумовлює підвищення концентрації нітратів у ґрунтових водах. Азот у нітратній формі не сорбується ґрунтом, легко мігрує по профілю і потрапляє у ґрунтові і природні води.

Не тільки нітратні, але й аміачні сполуки азоту здатні забруднювати ґрунти. Відомо, що амонійний азот перешкоджає хлоруванню води, якщо його концентрація перевищує 1 мг/л. До того ж, окиснюючись до нітратів, амонійний азот зв’язує кисень, що призводить до кисневого голодування гідробіонтів і псування води. Джерелом надлишкової кількості аміачного азоту в ґрунті є відходи тваринництва і міські стічні води. Аномально високі концентрації сполук азоту спостерігаються навколо промислових підприємств, особливо тих, що виробляють азотні добрива. Вживання питної води з високим вмістом азоту негативно впливає на здоров’я людей.

Перспективний шлях розв’язання азотної проблеми полягає у посиленні уваги до біологічних джерел азоту в ґрунті, зокрема – в розширенні площ посівів бобових культур та використанні біодобрив.

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, то в тканинах рослин накопичуються відновні сполуки азоту і їх концентрація може досягти рівня канцерогенності. Тому фосфорні добрива необхідно систематично вносити в ґрунт.

Внесений у ґрунт фосфор рослини засвоюють у меншій кількості, ніж азот.

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 рослин, одна частина засвоюється людиною з продуктами харчування, три частини вбираються ґрунтом, а шість частин змиваються у водойми. Ця частина фосфатів і є джерелом забруднення природних вод. У наш час приблизно 3-4 млн. т фосфатів щорічно надходить з континентів у Світовий океан.

Одночасно відбувається інтенсивна фосфатизація суші.

Одна з основних проблем використання фосфору – вичерпність його ресурсів, що призводить до порушення необхідного співвідношення N:P:K у добривах.

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

Внесення калійних добрив суттєво не впливає на навколишнє середовище. Для компенсації виносу калію з урожаєм використовують калійні добрива різного складу. Найчастіше використовують хлорид калію. Однак його застосування призводить до нагромадження в ґрунтах іону хлору, токсичного для більшості рослин.

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 у 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 їх надходження є органічні і мінеральні добрива і викиди промислових підприємств.

Викиди промислових підприємств надходять у атмосферу і ґрунти у вигляді сухих часток SO₂, газоподібних сполук і кислих дощів.

При забрудненні ландшафтів оксид сірки 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 у вигляді кислотних дощів. Кислотні дощі підвищують кислотність ґрунту до рН = 4,0, що негативно впливає на розвиток культурних рослин.

Основними заходами охорони ґрунтів від забруднення мінеральними добривами та супутніми сполуками є внесення науково обґрунтованих доз добрив, їх оптимальні форми і строки внесення.

Для боротьби з бур’янами, шкідниками і хворобами рослин в сільському господарстві широко застосовують пестициди. Вони зберігають більше 30% врожаю.

Пестициди – це хімічні засоби боротьби з шкідливими організмами: комахами (інсектициди), хворобами рослин (фунгіциди), бур’янами (гербіциди) та ін. До пестицидів належать також речовини для передзбирального видалення з рослин листя (дефоліанти) і для підсушування рослин ( дисиканти ).

Найбільше застосування знаходять такі пестициди: хлоровані вуглеводи (гексахлоран), дієни (альдрін, севін), складні ефіри фосфорних кислот (ФОС), карбамати (карбін, тіллам), заміщені сечовини (фенурон, монурон).

При обробці посівів пестицидами основна їх частина накопичується на поверхні ґрунту і рослин. Вони адсорбуються органічною речовиною ґрунтів і мінеральними колоїдами. Сорбція токсикантів зворотна. Надлишки пестицидів можуть мігрувати з гравітаційним потоком і потрапляти у ґрунтові води. Накопичуючись у ґрунті, вони можуть передаватися по ланцюгах харчування і викликати захворювання людей і тварин.

Нагромадження залишків пестицидів у ґрунті залежить і від природи токсиканта. Найбільш стійкі – хлорорганічні сполуки і група дієнів. Вони зберігаються в ґрунті протягом декількох років. До того ж, чим вища доза, тим довше зберігається токсикант. Фосфорорганічні сполуки і похідні карбамідної кислоти втрачають свою токсичність менш ніж за три місяці і при розкладанні не утворюють токсичних метаболітів.

При внесенні пестицидів авіаметодами вони розпорошуються і можуть переноситися повітряними масами на великі відстані. Багато пестицидів та їх метаболітів виявляють там, де їх ніколи не застосовували (наприклад, в Антарктиді).

Основними заходами захисту ґрунтів від забруднення пестицидами є синтез і застосування малотоксичних і нестійких сполук, зменшення їх доз.

Частина пестицидів, яка потрапляє в ґрунт, через певний час втрачає біоцидні властивості, відбувається їх детоксизація. Головний критерій детоксикації – повне розпадання молекул пестициду на нетоксичні компоненти. Основний шлях детоксикації 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, у тканинах рослин.