Методи знешкодження відходів від засобів хімізації в агросфері
1. Мінеральні добрива
Подальший інтенсивний розвиток сільського господарства в нашій країні нерозривно зв'язаний з зростанням внесення добрив, що збільшує небезпеку негативного впливу останніх на навколишнє середовище, насамперед на ґрунти. Порушення агрономічної технології внесення добрив, збереження, тукозмішування, виконання агрохімічних операцій «на око» часто призводять до розвитку явищ деградації ґрунтів і втрати ними продуктивності. Внесення великих кількостей мінеральних добрив, крім прояву токсичного ефекту, забруднення ґрунтів і вод, може істотно змінити вбирний комплекс і фізико-хімічні властивості ґрунтів. У розглянутому плані мінеральні добрива, насамперед азотні, можуть бути джерелами підвищення кислотності ґрунтів. Гідроліз і нітрифікація однієї грам – молекули нітрату амонію дає в результаті дві грам-молекули азотної кислоти. При нітрифікації однієї грам-молекули сульфату амонію утворюється дві грам-молекули азотної й одна грам-молекула сірчаної кислоти. Навіть гідроокис амонію є кислотоутворюючою сполукою, з якого при відповідних умовах може утворитися одна грам-молекула азотної кислоти. Підкислення ґрунтів у результаті застосування фізіологічно-кислих добрив найчастіше має місце в районах інтенсивного і тривалого використання добрив. Значної актуальності набуває питання вторинного підкислення ґрунтів у результаті застосування концентрованих комплексних добрив.
Тривале використання фізіологічно кислих форм мінеральних добрив знижує загальний вміст у ґрунтах гумусу з перетворенням останнього в сполуки типу фульвокислот. Процес перетворення гумусу при тривалому застосуванні добрив можуть змінити властивості ґрунту й обумовити його перехід з одного типу в інший.
Застосування мінеральних добрив у сільському господарстві в необґрунтовано високих дозах несприятливо впливає на грунтоутворюючі процеси, сприяє забрудненню контактуючих із ґрунтом середовищ залишками добрив, а також продуктми їх перетворення. Всі азотні добрива в ґрунті урешті решт перетворюється мікроорганізмами в солі азотної кислоти, причому відбувається денітрифікація з виділенням молякулярного азоту і його окислів, вилуговування нітратів у ґрунтові води. Ступінь засвоєння рослинами азоту з внесених добрив складає в перший рік близько 40% з мінеральних і до 20% з органічних. Інша частина його зв'язується ґрунтом у вигляді обмінно-увібраного і фіксованого амонію, а також речовин, що утворюються. Утилізація рослинами поглиненого ґрунтового азоту не перевищує 15-20 %. Без рослин непродуктивні втрати азоту з ґрунту різко збільшуються. У ґрунтах і організмах тварин азот перетворюється в більш токсичні нітрити. Незбалансованість живлення рослин на фоні надлишку сполук азоту, часта обробка гербіцидами стимулюють нагромадження в сільськогосподарській продукції нітратів і нітритів. ваги. Атмосферні опади і поливні води вимивають добрива, підвищуючи концентрації азотних сполук у водних джерелах. При систематичному застосуванні високих доз азотних добрив значна частина азоту у вигляді нітратів мігрує в товщині 0-300 см з низхідним і висхідної потоками вологи (восени і на початку весни в глибину профілю, влітку й узимку – до поверхні). Наявність двох протилежно спрямованих потоків вологи знижує вимивання його в більш глибокі горизонти й зменшує попадання в ґрунтові води. Вважають, що забруднення вод нітратами шляхом внутрішньоґрунтової фільтрації при внесенні не більш 120 кг/га діючої речовини азоту практично не відбувається. Нагромадження нітратів у водних джерелах відбувається в основному за рахунок змиву добрив з поверхневим стоком, і найчастіше у випадку ранньої весняної підкормки озимих і трав (іноді по снігу), а також при осінньому поверхневому застосуванні добрив.
Розмір газоподібних втрат азоту залежить від форми добрив, що застосовується, рН ґрунту, його вологості, біологічної активності, вмісту органічної речовини. При добрій аерації, оптимальних водно-фізичних і агрохімічних властивостях ґрунту, наявності доступних мікроорганізмам органічних речовин, газоподібні втрати азоту з добрив, як правило, знижуються. Значна втрата азоту, величина якої може варіювати в залежності від зовнішніх факторів, часто призводить до зниження ґрунтової родючості. З ґрунтового покриву земельних угідь, зайнятих основними сільськогосподарськими культурами, за період вегетації втрачається 3-3,5 млн. т, а з урахуванням втрат в осінньо-весняний період – 4,5-5,0 млн. т азоту в рік.
Основний фактор, що визначає величину газоподібних втрат – активність денітрифікації в ґрунті. Швидкість цього процесу в ґрунті багато в чому залежить від дози і форми внесених азотних добрив. Збільшення дози супроводжується активізацією процесу денітрифікації. За даними досліджень, швидкість його зростає під рослинами у фазі кущіння, виходу в трубку і колосіння. В умовах чорного пару провідна роль у зменшенні вмісту азоту в ґрунті також належить процесам денітрифікації і виносу нітратів за межі ґрунтової товщі. Повернення азоту в атмосферу через денітрифікацію, з погляду широкого екологічного підходу, не є втратою, а є умовою сталості кругообігу азоту й існування життя. Дійсними втратами варто визнати ті, що пов’язані з вимиванням азоту з добрив. Зменшення газоподібних втрат азоту з ґрунту можна домогтися створенням оптимального співвідношення азоту і фосфору при внесенні добрив. Воно повинно бути 1-2, за умови що фосфор вноситься у вигляді суперфосфату. Крім того, важливе значення має культивування сортів рослин, здатних більш повно використовувати азот добрив. Оскільки частина втрат відбувається в період після збирання врожаю, важливо дозувати азотні добрива за здатністю рослин до утилізації їх у часі. Застосування різних інгібіторів денітрифікації в кінцевому рахунку сприяє вимиванню азоту з ґрунту, ускладнює екотоксикологічну ситуацію в регіоні.
Найбільш небезпечним для навколишнього середовища є нагромадження в ґрунті азоту при використанні відходів тваринницьких комплексів в якості органічних добрив. Щорічне виробництво рідкого гною в Україні в 1990 році дорівнювало 60 млн т, причому значна його частина була представлена тваринницькими стоками з вмістом води більш 93%. Використання їх для зрошувально-удобрювальних поливів сільгоспугідь не тільки найбільш раціональний спосіб їхньої утилізації, але й шлях до досягнення збалансованості природного кругообігу елементів живлення в господарстві, часткового знезаражування стоків. Перевищення оптимальних норм внесення тваринницьких стоків, за даними Українського НДІ ґрунтознавства й агрохімії призводить до збільшення в складі поглинених основ калію і натрію, вимиванню з ґрунту кальцію. В результаті розвивається процес осолонцювання ґрунту, що супроводжується зменшенням водопроникності, погіршенням структурного стану ґрунтів, збільшенням їхньої тріщинуватості.
У дослідах Українського НДІ землеробства при інтенсивному застосуванні тваринницьких стоків на чорноземах і дерново-підзолистому ґрунті вміст фосфатів і калію збільшувався в 10 разів у порівнянні із середніми показниками для цих типів ґрунтів. Надлишок даних елементів порушує процеси фотосинтезу і блокує засвоєння рослинами магнію. Аміачний азот, що є присутнім у великих кількостях у стічних водах, в залежності від типу ґрунту, зволоження і температурного режиму нітрифікується через 1- 4 тижні після внесення. Нітрифікація амонійного азоту у весняно-літній період і вимивання нітратів за межі кореневмісного шару призводить до нагромадження їх у нижніх горизонтах ґрунту. Так, за даними УНДІГА у період вегетації вмісту нітратного азоту в кореневмісному шарі ґрунту збільшується на 30-50%, на глибині 80 см – на 120%, а на глибині 100 см кількість нітратного азоту збільшується в 7 разів при внесенні 250 т/га. Максимальне пересування нітратів ґрунтах важкого гранулометричного складу відзначено до глибини 2 м. При безсистемному використанні стоків у сільськогосподарській практиці спостерігається значне надходження нітратів у ґрунтові води (до 700мг/л), збільшення нітратного азоту (до 0,3-0,4%) у рослинницькій продукції, особливо при внесенні тваринницьких стоків у період вегетації. У кожній грунтово-кліматичній зоні країни втрати мінеральних добрив менш значні з ґрунтів важкого гранулометричного складу. Так, для України втрати азоту з чорноземів складають 2-4 кг/га в рік і 10-30 кг на піщаних різновидах. Розрахунки балансу азоту для зон Полісся, Лісостепу показують, що втрати його вимиванням компенсуються надходженням з атмосферними опадами й у результаті несимбіотичої фіксації. Вилуговування поживних речовин збільшується в рік з підвищеною кількістю опадів. При помірних дозах добрив вимивається переважно азот ґрунту, тому що розмір акумуляції залишкового азоту добрив у десятки разів менше вмісту органічної речовини ґрунту. Застосування підвищених і високих доз добрив у зонах із промивним водним режимом ґрунтів у районах зрошення є причиною наявності в орному шарі незасвоєного рослинами мінерального азоту добрива. В результаті різко зростають втрати азоту добрив з вимиванням, вміст яких у промивних водах складає від 15 до 53% внесеної кількості.
Висока ефективність мінеральних азотних добрив, їх роль у підвищенні ґрунтової родючості обумовлені раціональними термінами внесення, застосуванням оптимальних доз в залежності від біологічних особливостей сорту, а також забезпеченості рослин фосфором. Одним з заходів зниження втрат азоту добрив із ґрунту і зменшення можливого забруднення навколишнього середовища – капсулювання водорозчинних азотних добрив. Капсулювання сечовини радіаційнополімеризованим метилметакрилатом істотно знизило втрати азоту від вимивання. Аналогічні результати отримані при покритті аміачної селітри поліетиленом. Застосування інгібіторів нітрифікації також знижує втрати азоту з добрив, хоча має негативні аспекти. Запропоновано як інгібітор нітрифікації використовувати сірковуглець, який має таку перевагою, як швидко зневітрюватись з ґрунту, не заподіючи шкідливих наслідків. Застосування необґрунтоване високих доз мінеральних добрив призводить не тільки до погіршення фізико-хімічних властивостей ґрунтів і евтрофікації водойм, але й у ряді випадків до зниження якості продукції. Збільшенні дози мінерального добрива погіршує якість білка, знижує його вміст у зернових і зменшує цукристість на фоні збільшення вмісту нітратного азоту в коренях цукрового буряка. Нітрати, накопичуючись вище допустимої норми в ґрунті, воді і рослинах, попадають в організм людини і тварин, перетворюються в нітрати, з яких можуть утворитися нітрозаміни, що мають мутагенну і канцерогенну дію.