Экологические последствия применения минеральных удобрений. Проблема нитратов

1 Экологические  последствия применения минеральных  удобрений. Проблема нитратов

Самое большое значение почвы в том, что люди берут  из нее почти все необходимое  для своей жизни. В настоящее  время обрабатываемые земли дают 88% энергии, получаемой человечеством с пищей, около 10% ее люди получают от естественных лугов, пастбищ, лесов и 2% дают ресурсы Мирового океана.

Отрицательное влияние  на почву оказывают отходы промышленных предприятий, выхлопные газы автотранспорта, шахтные воды, отходы нефтепромыслов.

Загрязнение почв чужеродными химическими веществами наносит им большой ущерб. Для борьбы с вредителями сельскохозяйственных растений и с сорняками широко применяют разнообразные ядохимикаты: пестициды, инсектициды, гербициды, дефолианты. Установлено, что устойчивые пестициды, защищающие растения от вредителей, болезней и сорняков, сохраняют до трети урожая, но одновременно они отрицательно влияют на численность и активность почвенной фауны и микроорганизмов. Пестициды и продукты их естественных превращений вредны для личинок таких необходимых в природе животных, как насекомые-опылители и насекомые-энтомофаги, насекомоядные, хищные, для промысловых птиц и млекопитающих.

Остатки пестицидов вместе с собранным урожаем и водой  могут попадать в воду, причиняя вред здоровью человека. Решить проблему применения пестицидов в сельском хозяйстве можно строгой дозировкой и умелым их использованием. Необходимо создавать такие препараты, которые сравнительно быстро разрушаются, а продукты их естественной переработки должны быть неядовитыми. В последние годы для борьбы с сельскохозяйственными вредителями стали применять новые быстро разлагающиеся препараты. Однако проблема получения ядохимикатов избирательного действия требует дальнейших разработок.

Другая проблема –  правильное использование химических удобрений. Неправильный подбор минеральных удобрений может вызывать избыточное подщелачивание или подкисление почвы. Для лесных кислых почв необходимы подщелачивающие удобрения ( натриевая и аммонийная селитры ), известкование почвы. На карбонатных почвах и в аридных районах нужны подкисляющие удобрения: суперфосфат, сульфат аммония и др. особенно осторожно следует применять минеральные удобрения на почвах, испытывающих засоление.

Существенным фактором загрязнения среды является химизация сельского хозяйства. Даже минеральные удобрения при неправильном их применении способны наносить экологический ущерб при сомнительном экономическом эффекте. Высокие дозы азотных удобрений являются одной из причин накопления в растениях нитратов. Сами по себе они не очень токсичны. Но при употреблении растительных продуктов в пищу содержащиеся в них нитраты под действием микрофлоры кишечника восстанавливаются в нитриты, которые во много раз токсичнее.

Азот минеральных удобрений  – величайшее достижение научно-технического прогресса, так как он определяет уровень продуктивности не только растениеводства, но и животноводства, решает проблему белка в сельском хозяйстве. Но при нарушении научно-обоснованной технологии применения, как азотных так и органических удобрений, содержащих азот, они могут негативно влиять на все звенья биосферы: почву, воду, атмосферу, растения, а следовательно на здоровье человека.

Одним из важных аспектов проблемы загрязнения окружающей среды  азотными удобрениями является возможность накопления в растениях токсических соединений – нитратов, нитритов, нитрозоаминов. Как известно растения питаются минеральными нормами азота N-NH+, N-NO3-. Однако в молодом возрасте, при нарушении обмена веществ, избытке минерального азота, несбалансированного питания растений, поступающие в растения NО3 и NO2 не восстанавливаются до NH3, не превращаются в азотсодержащие органические соединения. В результате происходит накопление нитратов в продукции.

Которые взаимодействуя в организме человека со вторичными аминами в кислой среде образуют нитрозоамины, обладающие канцерогенными свойствами – могут вызывать злокачественные опухоли, и мутогенными свойствами – образование врожденных мутогенных уродств. Суточная доза нитратов для взрослого человека не должна превышать 300-325 мг, для детей не более 5 мг на 1 кг массы тела.

Исследователями США, Германии, России установлено, что нитраты  и нитриты вызывают у человека метгемоглобинемию, рак желудка, отрицательно влияют на нервную и сердечно-сосудистую системы, на развитие эмбрионов.

При содержании метгемоглобина в крови около 15% появляется вялость, сонливость, при содержании более 50% наступает смерть, похожая на смерть от удушья. Заболевание характеризуется  одышкой, тахикардией, цианозом в тяжелых  случаях — потерей сознания, судорогами, смертью.

Отравления происходили  при употреблении воды и продуктов  растительного и животного происхождения  с высоким содержанием нитратов или нитритов. Наиболее чувствительны  к избытку нитратов дети первых месяцев  жизни.

Оценка физического развития мальчиков 5 лет показала, что питьевая вода с повышенным содержанием нитратов вызывает незначительное увеличение роста и ухудшенное физическое развитие у них. В возрасте 6 лет количество детей с ухудшенным и плохим физическим развитием возрастает. У девочек эти процессы протекают менее заметно: лишь в возрасте 6 лет отмечена тенденция к росту веса с ухудшенным физическим развитием.

С ростом химизации увеличивается  заболеваемость туберкулезом, особенно в возрастной группе 7 – 14 лет. Это преимущественно легочные формы заболевания.

Взрослые болеют меньше, чем дети, но всеми болезнями. Из заболевании органов дыхания  преобладает хронический бронхит, органов кровообращения –артериальная гипертония, причем чем моложе обследуемые, тем выше процент заболеваемости.

Отметим сразу: сельскохозяйственной продукции без нитратов не бывает, поскольку они являются основным источником азота в питании растении. Поэтому для получения не только высоких, но и высококачественных урожаев необходимо вносить в почву минеральные и органические азотные удобрения. Потребность же растений в азоте определяется многими факторами: видом культуры, сортами, погодными условиями; свойствами почвы и количеством ранее применявшихся удобрении.

К сожалению, приходится констатировать, что проблемы нитратов в сельскохозяйственной продукции тесно (напрямую) связаны с крайне низкой культурой земледелия как на совхозных полях, так и на приусадебных участках. Неоправданное применение высоких и сверхвысоких доз азотных удобрений ведет к тому, что избыток азота в почве поступает в растения, где он накапливается в больших количествах. Кроме того, азотные удобрения способствуют минерализации органического вещества почвы и как следствие усилению нитрификации и соответственно поступлению нитратов из самой почвы.

Известны растения, которые  полностью восстанавливают нитраты  в корнях – яблоня, груша, слива, вишня, бобовые культуры и кукуруза. В то же время, в значительной мере аккумулируют нитраты овощные культуры, корнеплоды. Среди овощных пониженной поглотительной способностью обладают томаты, картофель, огурцы, перец. Повышенной способностью к поглощению нитратов обладают салат, укроп, шпинат, кольраби, редька, редис, свекла столовая.

Содержание нитратов в овощах нужно уменьшать. Это  достигается высоким уровнем агротехники, в том числе применением умеренных научно-обоснованных норм азотных удобрений; внесением удобрений в оптимальные сроки; проведение подкормок оканчивать за 3-4 недели до уборки урожая; не допускать загущенности и затопления посевов.

Из организационных  мероприятий очень важным, на наш  взгляд, является проведение углубленного анализа всех районов страны, широкого мониторинга загрязнения сельскохозяйственной продукции, в которых было бы отмечено превышение допустимых норм нитратов, и составление карты неблагополучия продукции, как это сделано, например, в Эстонии. Это необходимо для того, чтобы выделить «зоны особого внимания».

Существенно важным в  решении проблемы нитратов является определение источников загрязнения  нитратами, их устранение и введение постоянного строгого контроля на всех этапах производства, переработки, хранения и потребления продуктов питания. Хорошо налаженная система контроля за количеством нитратов в пищевых продуктах необходима для того, чтобы оградить население района от употребления в пищу продуктов с недопустимо высоким уровнем содержания нитратов.

Выполнение этих требований позволит значительно сократить  возможные отрицательные последствия  химизации сельского хозяйства  на окружающую среду, а следовательно  и на здоровье людей.

2 Меры охраны и очистки  вод. Роль микроорганизмов, высших  растений, моллюсков, рыб и других  животных в очистке вод

Во все времена вода считалась бесценной влагой жизни. И хотя далеко позади те годы, когда  брать ее приходилось в речках, прудах, озерах и нести за несколько километров к дому на коромыслах, стараясь не расплескать ни капельки, по-прежнему бережно относится к воде человек, заботясь о чистоте природных водоемов, о хорошем состоянии колодцев, колонок, водопроводных систем. В связи с постоянно растущими потребностями промышленности и сельского хозяйства в пресной воде со всей остротой встает проблема сохранения существующих водных ресурсов. Ведь пригодной для нужд человека воды, как показывают статистические данные, не так уж много на Земном шаре. Известно, что более 70 % поверхности Земли покрыто водой. Около 95 % ее приходится на моря и океаны, 4 % – на льды Арктики и Антарктики, и лишь 1 % составляет пресная вода рек и озер. Значительные источники воды находятся под землей, иногда на большой глубине.

Потребители, используя  воды, загрязняют ее, это постепенно приводит к истощению чистых пресных  вод и к необходимости принятия мер по их охране. Такое водоиспользование, не влияя на количество воды, существенно сказывается на ее качестве.

Многотрудной задачей, потребовавшей миллиардных затрат, явилась защита р. Волги и Урала, оз. Байкал и других наших водоемов от промышленных загрязнений. Вода в  нашей стране – всенародное достояние, и забота о ней должна быть всенародной и постоянной. От рационального использования водных ресурсов, от бережного, экономного отношения к ним зависит не только развитие промышленного и сельскохозяйственного производства, но также быт, здоровье людей сегодня и в будущем.

Важнейшее свойство воды – ее непрерывный круговорот. В нем как бы два круга – горизонтальный и вертикальный. Обмен вод в горизонтальном направлении осуществляют морские течения и реки. Одно лишь могучее океаническое течение Гольфстрим переносит за год на тысячи километров с юга на север в 25 раз больше воды, чем все реки суши.

Вертикальный круговорот слагается из испарения с поверхности  океанов, морей, озер и атмосферных  осадков, выпадающих и на водную поверхность, и на сушу. Энергия солнечных лучей  заставляет океаны отдавать атмосфере  в год 355 тыс. км3 воды. Огромные объемы воды пропускают живые организмы, используя ее для жизненных процессов. Ни один жизненный процесс в организме человека или животных не может совершаться без воды и ни одна клетка не в состоянии обойтись без водной среды. С участием воды протекают практически все функции организма. Так, испаряясь с поверхности кожи и дыхательных органов, вода принимает участие в процессах терморегуляции.

Но вода нужна, конечно, не только для питья: она также помогает содержать жилище человека и среду обитания в чистом виде. Вода – самое лучшее гигиеническое средство уходу за кожей лица. При умывании клетки рогового слоя кожи набухают и отторгаются вместе с осевшей на них пылью, грязью, жиром, остатками пота.

Вода в организме  человека является и средой, и непосредственным участником физиологических и биохимических реакций. С водой из организма выделяются различные вещества, образовавшиеся в результате обмена веществ. Так как одним источником водоснабжения пользуется большое число людей, путь распространения заболевания через воду является наиболее массовым.

Интереснейшими явлениями  природы являются способность водоемов к самоочищению и установление в  них так называемого биологического равновесия. Оно обеспечивается совокупной деятельностью населяющих их организмов: бактерий, водорослей и высших водных растений, различных беспозвоночных животных. Поэтому одна из важнейших природоохранительных задач состоит в том, чтобы поддерживать эту способность.

Каждый водоем – это сложная живая система, где обитают растения, специфические организмы, в том числе и микроорганизмы, которые постоянно размножаются и отмирают. Если в водоем попадают бактерии или химические примеси, то в условиях девственной природы процесс самоочищения протекает быстро и вода восстанавливает свою первозданную чистоту. Факторы самоочищения водоемов многочисленны и многообразны. Условно их можно разделить на три группы: физические, химические и биологические. Важным физическим фактором самоочищения водоемов является ультарафиолетовое излучение солнца. Под влиянием этого излучения происходит обеззараживание воды. Эффект обеззараживания основан на прямом губительном воздействии ультрафиолетовых лучей на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток. Ультрафиолетовое излучение может воздействовать не только на обычные бактерии, но и на споровые организмы и вирусы.

Из химических факторов самоочищения водоемов следует отметить окисление органических и неорганических веществ. Часто дают оценку самоочищения водоема по отношению к легко окисляемому органическому веществу (определяемому по биохимической потребности кислорода – ВПК) или по общему содержанию органических веществ (определяемому по химическому потреблению кислорода – ХПК.

В процессе самоочищения водоема участвуют водоросли, плесневые и дрожжевые грибки. Двустворчатые моллюски – постоянные обитатели водоемов – являются санитарами рек. Пропуская через себя воду, они отфильтровывают взвешенные частицы. Мельчайшие животные и растения, а также органические остатки поступают в пищеварительную систему, несъедобные вещества оседают на слое слизи, покрывающем поверхность мантии двустворчатых. Слизь по мере загрязнения перемещается к концу раковины и выбрасывается в воду. Комочки ее представляют собой комплексный концентрат для питания микроорганизмов. Они и завершают цепь биологической очистки вод.