Забруднення ґрунту мінеральними добривами
Міністерство аграрної політики України
Уманський державний аграрний Університет
Кафедра агрохімії та
ґрунтознавства
Реферат на тему
Забруднення ґрунту мінеральними добривами
Виконав студент
Умань — 2007
Інтенсифікація виробництва, широке впровадження інтенсивних технологій вирощування сільськогосподарських культур, використання в підвищених нормах органічних і мінеральних добрив, пестицидів та інших хімічних засобів порушують природні умови і забруднюють навколишнє середовище. Наявність у мінеральних добривах різних токсичних домішок, незадовільна їх якість, а також можливі порушення технології використання можуть призвести до серйозних негативних наслідків. Тому збереження в чистоті навколишнього середовища набуває важливого державного значення.
В Україні створено Міністерство охорони навколишнього природного середовища та ядерної безпеки, на яке покладено функції комплексного керування природоохоронною діяльністю, контролю за використанням і охороною земель, вод, повітря, рослинного і тваринного світу, корисних копалин, проведення економічної експертизи, розміщення продуктивних сил і галузей народного господарства, пропаганди екологічних знань. Крім того, звертається увага на виховання у населення високої відповідальності за збереження і примноження природних багатств, бережливе їх використання.1
Завдання полягає в тому, щоб повсюди впроваджувалися природоохоронні, ресурсозберігаючі технології, які забезпечували б збереження в чистоті ґрунту, води, повітря, одержання екологічно чистих продуктів. Особливе значення має правильна система удобрення сільськогосподарських культур. Поряд з підвищенням урожайності та поліпшенням якості продукції на перший план висуваються такі питання, як збереження і підвищення родючості грунтів на основі ефективного застосування добрив, раціональне використання природних угідь, запобігання змиву і вимиванню поживних речовин дощовими, талими і ґрунтовими водами, своєчасне проведення рекультивації земель, успішне здійснення заходів щодо боротьби з ерозією і техногеним забрудненням навколишнього середовища.
Охорона навколишнього середовища є одним із важливих завдань працівників сільського господарства. Кожен землекористувач насамперед агрохімік — ґрунтознавець повинні стати найактивнішими охоронцями природи.
Одним із найважливіших завдань сьогодення є удосконалення та прискорення темпів розвитку землеробства, перетворення його на високорозвинений сектор економіки агропромислового комплексу. У вирішенні цих завдань велике значення відіграє, зокрема, більш широке, науково обґрунтоване і кваліфіковане застосування засобів хімізації, насамперед мінеральних добрив .
Накопичений досвід свідчить, що мінеральні добрива — один з найефективніших засобів підвищення родючості грунтів, урожайності та поліпшення якості продукції рослинництва. За допомогою мінеральних добрив можна керувати процесами живлення рослин, змінювати якість урожаю та впливати на родючість, фізико-хімічні та біологічні властивості грунту . Результати наукових досліджень вітчизняних учених свідчать, що завдяки застосуванню добрив можна одержати у середньому 40–50% приросту основних сільськогосподарських культур, що значно вище, ніж частка приросту врожаю від сорту насіння, засобів захисту рослин чи обробітку грунту . Залежно від грунтово-кліматичних та інших умов приріст урожаю від внесення мінеральних добрив коливається в значних межах. Так, у поліській зоні він становить 60%, лісостеповій — 40%, у зволоженому грунті степу — 15%, у сухому — 10% і зрошуваному степу — 40%. Однак широкомасштабне безконтрольне застосування мінеральних добрив може призвести до негативного їх впливу на навколишнє середовище, рослинницьку продукцію, тваринний світ і здоров’я працюючих з добривами та населення.
Негативні наслідки безконтрольного використання мінеральних добрив пов’язують з тим, що вони, крім поживних елементів в мінеральній формі N, P, K, також можуть мати у своєму складі значну кількість шкідливих домішок та природних радіонуклідів. Небезпечними токсикантами мінеральних добрив і вапняків є важкі метали (Cd, Cu, Pb, Ni, Zn, Mo, Co, Cr) та інші токсичні елементи (As, F, B).
Визнаючи відносну безпечність мінеральних добрив щодо забруднення грунтів важкими металами, тим не менше існує реальна небезпека одержання вирощеної рослинницької продукції з підвищеним вмістом цих металів. Підвищення вірогідності даної небезпеки пов’язано із тим, що в деяких областях України (Донецькій, Луганській, Запорізькій, Дніпропетровській) та поблизу великих міст (Київ, Харків, Одеса, Львів та ін.) спостерігається високе техногенне забруднення грунтів важкими металами в результаті газопилових викидів та стоків промислових підприємств, комунальних господарств, транспорту, полігонів промислових і побутових відходів та інших джерел. В цілому для всієї території України характерна тенденція накопичення важких металів у грунтах.
Асортимент мінеральних добрив за останні десятиліття значно розширився. До групи азотних входять аміачні (аміачна вода), амонійні (амонію сульфат), нітратні (калійна, натрієва та кальцієва селітра), амонійно-нітратні (аміачна селітра) та амідні (карбамід, сечовина) добрива . До групи фосфорних добрив входять простий та подвійний суперфосфати, преципітат, борошно фосфорне, суперфосфат амонізований та з мікроелементами. До групи калійних добрив належать калійна сіль (калію хлорид), калій-магнезіальне добриво , сульфат калія, каїніт природний, сірчанокислий калій. Найбільш суттєвими по вмісту токсичних речовин є фосфорні та комплексні (складні) мінеральні добрива (амофоси, нітрофоси, амофосфати, азофоска, рідкі комплексні, діамонійфосфат, нітрофоси, нітроамофоски).
Рівні використання мінеральних добрив у сільському господарстві України в 1986–1990 р.р. у середньому становили 166,4 кг/га ріллі. В цілому в Україні наприкінці ХХ століття щорічно використовувалось 5 млн. т азотно-фосфорно-калійних добрив . В асортименті мінеральних добрив переважали азотні — 42%, на фосфорні та калійні припадало 27,5% та 30,5% відповідно. При цьому рівень внесення азотних мінеральних добрив щорічно зменшувався, використання фосфорних дещо збільшувався, а калійних залишався без змін. Найбільші рівні внесення мінеральних добрив мали місце в Закарпатській, Івано-Франківській, Волинській, Львівській та Рівненській областях. Низькі територіальні навантаження мінеральних добрив спостерігались у зоні степів, а саме у Полтавській, Дніпропетровській, Кіровоградській, Миколаївській, Луганській областях та у Автономній Республіці Крим.
При застосуванні мінеральних добрив одними з найбільш поширених забрудників навколишнього середовища є нітрати та важкі метали. Завдяки міграційним та транслокаційним процесам, надходження зазначених токсикантів в організм людини може проходити по складній схемі грунт—рослина—людина ; грунт—тварина—людина , грунт—рослина—тварина—людина , грунт—вода—людина , грунт—повітря—людина.
Значну небезпеку для навколишнього середовища становлять втрати азотних добрив в екосистемі. При надмірному внесенні у грунт азотних добрив їх компоненти (аміак, нітрати, сечовина) можуть мігрувати в поверхневі та підземні води.
При внесенні у грунт азотних добрив з розрахунку 40–80 кг/га по азоту в досліджуваних дренажних водах вміст нітратів коливався в межах 32–215 мг/л. Особливо ймовірне надходження нітратів у ґрунтові води. Якщо у воді артезіанських свердловин у Київській області в період з 1986 до 1990 р. середня концентрація нітратів помітно не змінювалася та коливалася в межах від 4,2 до 7,7 мг/л, то у воді шахтних колодязів вона за цей період збільшилася із 6,8 до 18,3 мг/л, тобто майже в 3 рази.
Дані літератури свідчать про здатність сільськогосподарських культур до селективного накопичення нітратів. Значне накопичення нітратів характерне для чорної редьки, столового буряка, салату листкового, шпинату, листя петрушки, окропу, щавлю та баштанних культур.
Значну роль у забрудненні грунту відіграють фосфорні та комплексні добрива . Поглинені грунтом фосфати малорухомі і майже не вимиваються (лише 2%) з орного шару. При надмірному використанні фосфорних і комплексних мінеральних добрив у грунті накопичується Р2О5 у такій кількості, яка здатна гальмувати процеси самоочищення. Фосфати також можуть потрапляти у водойми і спричинити евтрофікацію. Слід також підкреслити, що фосфорні та комплексні добрива містять домішки селену, миш’яку, важких металів, природних радіонуклідів. Тому при перевищенні норм внесення цих добрив даними шкідливими речовинами може забруднюватися грунт , звідки зазначені токсиканти завдяки процесам міграції та транслокації можуть надходити в поверхневі та підземні (в першу чергу, грунтові) води та рослинницьку продукцію. Встановлено, що при надмірному внесенні у грунт суперфосфату вміст кадмію в картоплі збільшується в 4 рази порівняно з контролем. З фосфорними та комплексними добривами щорічно у грунт вноситься 3–4 г/га кадмію, інколи ця величина може досягати 10 г/га.
Калій, який входить до складу калійних добрив , мігрує з грунту в контактні середовища надзвичайно повільно, не чинить шкідливого впливу на здатність грунтів до самоочищення та ґрунтовий біоценоз. Разом з калійними добривами у грунт надходять також аніони хлору. Якщо вносити 45–50 кг/га калійних добрив (з розрахунку на К2О), то разом з ними надходить 30–35 кг/га аніону хлору, який призводить до штучного засолення грунтів. До того ж накопичення значних кількостей калію у грунті може зумовити порушення співвідношення між калієм та натрієм у питній воді та харчових продуктах, що може негативно вплинути на здоров’я людини — спричинити порушення діяльності серцево-судинної системи.
На думку окремих авторів, за останні 5–7 років у структурі забруднення сільськогосподарської продукції відбулися суттєві зміни на перше місце серед всіх забрудників вийшли нітрати — 75%, доля важких металів складає — 15%, пестицидів — 8%. Мінеральні добрива виробляють і використовують у вигляді порошків, гранул, рідин, дрібнокристалічних речовин та лусочок. В залежності від агрегатного стану мінеральні добрива під час транспортування, зберігання та застосування можуть надходити в повітря робочої зони у вигляді пилу, парів та газоподібних речовин. Пил і гази мінеральних добрив при надходженні в організм людини можуть шкідливо впливати на стан здоров’я, подразнюючи слизові оболонки дихальних шляхів, очей, а також шкіру.
При зберіганні мінеральних добрив (суперфосфату, амофосу, хлористого калію — насипом; аміачної селітри — в поліетиленових мішках) в повітрі складських приміщень продукти трансформації визначаються в концентраціях значно нижче гігієнічних нормативів, а саме фтористі сполуки в середньому складають 0,71±0,3 мг/м3, сірчаний ангідрид — 0,72±0,06 мг/м3; окисли азоту — 0,05±0,009 мг/м3; аміак — 0,14±0,02 мг/м3.
Основними джерелами виділення пилу в повітря робочої зони при нинішніх технологічних схемах навантажувально-розвантажувальних робіт з мінеральними добривами є
— місця висипу (трюми суден, залізничні вагони, склади) мінеральних добрив із перевантажувального комплексу ( грейдери, вагоноперекидачі, стрічкові конвеєри, пересипні станції);
— місця завантаження та вивантаження дорожньо-транспортних засобів при використанні всіх видів перевантажувального устаткування;
— викид запиленого повітря через очисні фільтри циклонів-завантажувачів при перевантаженні мінеральних добрив пневмотранспортом;
— здування пилу з конвеєрної стрічки транспортера, вибивання пилу з-під укриттів на пересипних станціях та у перевантажувальних наземних, морських та річкових комплексах.
Концентрація пилу, парів та газоподібних речовин в повітрі робочої зони залежить від виду робіт, рівня механізації виробничого процесу, агрегатного стану добрив та повноті дотримання санітарних норм. Так, при розвантаженні гранульованих мінеральних добрив із вагонів загального призначення концентрації їх пилу у вагоні визначались в межах від 280 до 390 мг/м3, при розвантаженні порошковидних — від 2500 до 4600 мг/м3. При розвантаженні вагона типу Хопер», загруженого гранульованими мінеральними добривами , концентрації пилу коливались від 41,0 мг/м3 до 235 мг/м3. При цьому концентрації пилу мінеральних добрив у складських приміщеннях становили 23,0–58,0 мг/м3 при розвантаженні гранульованих добрив і 85,0–370,0 мг/м3 при розвантаженні пиловидних.
Під час відпуску гранульованих та пиловидних мінеральних добрив зі складу при погрузці в автомобілі за допомогою навантажувача багато ковшового та навантажувача фронтально-перекидного ПБ-35 концентрації пилу становили 49,0–70,0 мг/м3 та 93,0–700,0 мг/м3, відповідно. Під час навантаження гранульованого суперфосфату вручну (лопатами) концентрація пилу становить 140–856 мг/м3 повітря. При немеханізованому проведенні робіт, пов’язаних з підготовкою гранульованих мінеральних добрив до внесення (подрібнення, просівання, приготування тукосумішей), у повітрі робочої зони міститься від 208 до 960 мг/м3 пилу.
Подрібнення нітроамофоски супроводжується пилоутворенням в кількості 426,2±84,6 мг/м3, затарення в мішки — 51,88±13,30 мг/м3. Концентрації фосфорного та сірчаного ангідридів визначались в концентраціях 2,62±0,14 та 8,33 мг/м3, відповідно, окисли азоту і аміак значно нижче гранично допустимих концентрацій .
Під час підготовки тукосуміші простих мінеральних добрив в польових умовах (на площадці прицепа) вміст пилу мінеральних добрив в повітрі робочої зони коливається від 4,0 до 12 мг/м3.
При частковій механізації внутрішньоскладських робіт (подріблення залежаних добрив ), використанні подрібнювача ИСУ-4 та стрічкового транспортера пилоутворення зменшується. Концентрація пилу в повітрі робочої зони складає 13,1±3,5 мг/м3.
Під час застосування аміачної води при її транспортуванні та внесенні в грунт за допомогою культиватора КРН-4,2Г аміак в повітрі робочої зони механізаторів не визначався. При заповненні аміачною водою транспортного агрегату ЗЖВ-1,8 аміак визначався в концентраціях 2,86±0,64 мг/м3. При внесенні аміачної води в грунт за допомогою агрегата ГАН-8 концентрації аміаку в повітрі робочої зони механізаторів коливались в межах 0,3–12,0 мг/м3, а під час заправки агрегата без використання закритої системи трубопроводів та «газової обв’язки» кількість аміаку досягала 280 мг/м3 .
При застосуванні мінеральних добрив , а також при догляді за рослинами пиловий фактор є одним із провідних. Гігієнічна значимість даного фактору в значній мірі залежить від мінеральної частини пилу. Кількісні параметри пилового фактору та склад мінеральної частини пилу находяться в залежності від типу, структури і вологості грунту , а також від асортименту та обсягів внесення агрохімікатів. Вміст пилу в повітрі робочої зони механізаторів залежить від виду робіт і може бути поділений на 3 групи. Роботи із вмістом пилу в повітрі робочої зони в концентраціях на рівні сотень і тисяч мг/м3 (вантажно-розвантажувальні роботи з порошковидними мінеральними добривами , передпосівна культивація та сівба озимих, збирання зернових та гороху комбайном з подрібненням та ін.), із вмістом пилу в повітрі робочої зони від декілька десятків до сотень мг/м3 (сівба технічних культур, підготовка до внесення та вантажно-розвантажувальні роботи з сипкими мінеральними добривами , міжрядна обробка, осіння оранка та інше) та роботи із концентраціями пилу десятки мг/м3 (транспортні роботи, внесення мінеральних добрив , весняна оранка) .
Ґрунтовий пил площ, на яких вносились мінеральні добрива , в порівнянні з нативними містить в 1,8–2,5 рази більше елементів фосфору, калію, азоту, а також більш високий вміст ртуті, свинцю, кадмію, марганцю. Пил чорноземного грунту , на відміну від інших, акумулює більшу кількість елементів, які входять до складу добрив кальцію, магнію, фосфору, азоту та меншу кількість важких металів. В пилі інших типів грунту в порівнянні з чорноземом концентрація нікелю більша в 6–12 разів, ртуті в 3–5 разів, кадмію і свинцю в 2–3 рази . Мінеральна частина ґрунтового пилу містить також сполуки кремнію, алюміній, титан, магній, залізо, мідь, цинк, марганець. Вміст в пилі шкідливих домішок мінеральних добрив (важких металів, миш’яку, фтору тощо) та продуктів їх трансформації залежить, в першу чергу, від типу грунту та асортименту і обсягів внесення мінеральних добрив . Концентрації важких металів (Cu, Zn, Ni, Pb, Cd, Mn), які надходять в повітря робочої зони разом з пилом різних типів грунтів за сумою зазначених елементів складає дернево-підзолистий — 2,65; темно-сірий — 3,67; чорноземний — 0,81; сірозем темний — 3,43; сірозем світлий — 3,03; темно-каштановий — 1,30 мг/м3•10-2.
Таким чином, результати наведених досліджень вказують на суттєву гігієнічну значимість хімічного фактору при поводженні з мінеральними добривами , що і визначає актуальність та доцільність проведення санітарних заходів та дотримання санітарних норм і медичних вимог щодо безпеки для здоров’я і життя працюючих та населення в цілому.
Особливої важливості дана проблема набуває в умовах сьогодення, коли у сільськогосподарському виробництві сталися істотні зміни, зумовлені проведенням реформування аграрного сектору, зокрема, формування та становлення фермерських, орендних та колективних пайових господарств, перехід на господарювання в ринкових умовах. Зазначене та інші чинники внесли зміни в традиційну технологічну схему забезпечення сільськогосподарських товаровиробників мінеральними добривами , становлення нової системи економічно-правових відносин і техніко-технологічних рішень щодо форм і методів використання мінеральних добрив у сільськогосподарському виробництві, а також істотні зміни в технології вирощування сільськогосподарських культур, в першу чергу, порушення сівозмін, спеціалізація на вирощуванні монокультур та інше.
В останні роки прийнято та введено в дію ряд законів та нормативно-правових актів. Діючі «Санітарні правила по зберіганню, транспортуванню і застосуванню мінеральних добрив в сільському господарстві» №1049-73 не відображають ті зміни, які відбулися в сільсько-господарському виробництві, а, відповідно, і не включають той комплекс санітарних заходів та вимог безпеки при поводженні з мінеральними добривами на сучасному етапі і не враховують прийнятих в останні роки законодавчих норм та національних і міжнародних нормативно-правових актів.
Список використаної літератури
1. І.М. Карасюк., О.М. Геркіял., Г.М. Господаренко., Ю.В. Коларьков., П.Г. Копитко. Агрохімія. – Київ Вища школа., 1995. – 472с.
2. Марчук І.У., Макаренко В.М., Розстальний В.Є., Савчук А.В. Добрива та їх використання. —Київ ТОВ «Компанія»Юні вест Маркетинг», 2002. —246 с.
3. Проданчук М.Г., Великий В.І., Мудрий І.В., Світлий С.С. Еколого-гігієнічні проблеми виробництва та безпечного застосування мінеральних добрив з зарубіжної сировини методичне, законодавче та аналітичне забезпечення // Гигиена населенных мест. —2001. —Вып. 38, том 1. —С. 256-259.
4. Шильников И.А., Аканова Н.И. Проблема снижения подвижности тяжелых металлов при известковании // Химия в сельском хозяйстве. —1995. —№4. —С. 29-35.
5. Мудрий І.В., Лепьошкін І.В. Деякі аспекти проблеми вирощування якісної рослинницької продукції при застосуванні мінеральних добрив та методичні підходи щодо токсиколого-гігієнічної їх оцінки // Проблеми харчування. —2005. —№4. —С. 44-47.
«