Источники сельскохозяйственного загрязнения природной среды.
К середине ХХ столетия было обращено внимание на новую угрозу природе – сельскохозяйственное загрязнение биосферы. Загрязнителями стали минеральные удобрения, отбросы животноводства, но важнейшее место заняли пестициды и особенно инсектициды, применяющиеся для защиты растений от вредителей. Многие из них широко распространились на планете далеко за пределы территории, где их использовали. Например, ДДТ, имеющий период полураспада около 10 лет, встречается по всей планете и обнаружен даже в тканях пингвинов и ластоногих Антарктиды, где никогда не применялся.
Большинство пестицидов действует не только на те объекты, против которых применяется, но и на многие другие, нередко включая и человека.
Загрязнение минеральными удобрениями
При интенсивной технологии возделывания большое значение имеет применение минеральных удобрений. Дозы удобрений должны быть оптимальными. Низкие дозы не обеспечат получение желаемого урожая, а при внесении чрезмерно высоких доз снижается окупаемость удобрений урожаем. Чем выше достигнутый урожай, тем меньше прибавка его при внесении больших доз удобрений. Для удвоения урожая оказалось необходимым десятикратное увеличение количества удобрений, а также пестицидов и затрат мощности машин.
Избыточное внесение в почву минеральных удобрений ведет к загрязнению грунтовых и поверхностных вод. Содержащийся в почве азот отличается большой подвижностью, в результате чего он легко проникает в грунтовые воды, в которых создается повышенная концентрация нитратов.
Повышенная концентрация азота в почве может увеличить его содержание в некоторых культурах до нежелательного уровня.
Удобрения, смытые снеговыми и дождевыми водами в водоемы, вызывают их эвтрофирование (от греческого eu– хорошо, trophe – питание), то есть чрезмерную концентрацию питательных веществ. Поступающие биогенные вещества весьма различны. Важнейшую роль играют минеральные удобрения. Фосфорные удобрения в виде взвеси, а азотные в растворе поступают в водоемы вместе с дождевой и снеговой водой. Эвтрофикация водоемов увеличивается также под влиянием эрозийных процессов, когда во время пыльных бурь или ливней в водоем сносится значительное количество плодородной почвы, содержащей много фосфорных, азотных и других соединений. Источниками загрязнения могут быть стоки животноводческих ферм и коммунальные стоки населенных пунктов.
В результате чрезмерного удобрения в водоеме развиваются разнообразные гидробионты, водная растительность, прежде всего фитопланктон (цветение воды). Биомасса растительности во много раз увеличивается, и когда эта растительность отмирает, разложение ее микроорганизмами идет с поглощением кислорода. В эвтрофных водоемах, прежде всего погибают рыбы – обитатели чистой воды, например, сиговые. Сильно эвтрофированные водоемы могут быть некоторое время заморными, лишенными кислорода, тогда все жабродышащие животные обречены на вымирание и водоем становится мертвым.
Нерациональное применение азотных удобрений ведет к загрязнению водоемов и другим нежелательным последствиям. Генные инженеры утверждают, что эта проблема может быть решена с помощью биологической азотофиксации. Сущность ее – в следующем. Растения семейства бобовых (горох, вика, соя, клевер, люцерна и 12 тысяч других видов) живут в симбиозе с клубеньковыми бактериями, которые фиксируют (усваивают) азот из воздуха, превращают его в аминокислоты и транспортируют их в растение. Однако у большинства сельскохозяйственных растений таких бактерий – спутников нет, и они требуют для своего развития высокого содержания азотистых веществ в почве. Проблема биологической азотофиксации в том и состоит, чтобы, во-первых, усовершенствовать симбиотические системы бобовых растений, и, во-вторых, и это самое главное, создать новые системы азотфиксаторов, «обслуживающих» пшеницу, рис, сахарную свеклу, кукурузу, овощные, технические культуры. Эти задачи вполне реальны.
Использование процесса азотофиксации вместо азотистых минеральных удобрений будет означать переход на экономически и экологически более выгодную технологию сельскохозяйственного производства. Одновременно разрешается и проблема загрязнения окружающей среды минеральными удобрениями, среди которых важнейший загрязнитель – азотистые удобрения.
Использование навоза в качестве удобрения
Использование навоза в качестве удобренияимеет главное значение. Если сравнить удобрительную ценность навоза КРС и свиного навоза, можно сделать вывод, что свиной навоз почти не уступает коровьему, а по содержанию некоторых питательных веществ (фосфора, ряда микроэлементов) – превосходит, хотя до настоящего времени коровий навоз шире используется в качестве органического удобрения.
Для транспортирования и внесения жидкого навоза на поля используются мобильные и стационарные устройства. С позиций охраны природы наибольшего внимания заслуживают устройства для внутрипочвенного внесения жидкого навоза. Эти устройства (цистерны) обеспечивают одновременно забор жидкого навоза из прифермерских и полевых навозохранилищ, транспортирование его на поля и заделку его в почву. Использование такого метода внесения жидкого навоза в почву позволяет полностью сохранить питательные свойства в навозе, а также предотвратить распространение неприятных запахов, которые выделяются при поверхностном распределении навоза на полях.
Пестицидные загрязнения окружающей среды и их последствия
Первыми на опасность для животных загрязнения биосферы пестицидами обратили внимание орнитологи. Это вполне понятно. Во-первых, обмен веществ в организме птицы значительно более высокий, чем у других животных, и они потребляют много пищи. Во-вторых, в составе пищи нередко бывают отравленные или подтравленные насекомые, содержащие в себе высокое количество вредных химических веществ. В-третьих, птицы многочисленны, их трупы в случае гибели легко обнаруживаются, в то время как, например, погибшие мелкие грызуны остаются в норах. Птицы, таким образом, стали своеобразным индикатором загрязнения окружающей среды. Они помогли предотвратить широкое применение некоторых опасных химических препаратов. Так, на основании анализов ткани погибших диких птиц, их кладок в Британии и обнаружения в подавляющем большинстве случаев в них альдрина, дилдрина и гентахлора все эти пестициды были запрещены к применению в хозяйстве (за исключением особых случаев). Наибольшую опасность представляют случаи не острого, а хронического отравления домашних и диких животных при поедании растений, содержащих в себе остаточные количества пестицидов.
Растения всасывают пестициды и накапливают их в своих тканях в большем или меньшем количестве в зависимости от условий роста, природы химиката и особенностей развития. Усвоение их происходит через корневую систему из почвы и через надземные части – листья и стебли – при обработке растворимым дустом (порошком). Внутри растения пестициды разносятся по всем тканям и органам (равномерно или неравномерно).
Установлено на птицах, что пестициды, попавшие в организм, снижают способность к размножению у животных. Многие химические препараты действуют на психику животных. Замечено, что хищные птицы – орлы, орланы, соколы – разбивают собственные кладки яиц в гнездах. В тканях таких «сумасшедших» птиц неизменно находили повышенное количество ДДТ.
Некоторые пестициды обладают коварным свойством замедленного действия. Севин, например, поражает кроветворные органы, вследствие чего уменьшается количество ДНК И РНК в крови, а это, в свою очередь, отражается на потомстве.