Для ефективного використання мікродобрив у землеробстві, слід виключити можливість передозування. Якщо для основних макроелементів рівень безпечних концентрацій у ґрунтовому розчині доволі широкий, то для мікроелементів – оптимальний або нешкідливий інтервал концентрацій, доволі вузький. Перевищення необхідних концентрацій може призвести до підвищення вмісту мікроелементів у сільськогосподарській продукції і негативного впливу на довкілля. Мікродобрива рекомендують використовувати лише тоді, коли вміст мікроелементів у рослинах становить: Мп і Zn< 25 мг/кг, Си < 6, В < 10, Мо < 0,2 мг/кг.
Прикладом агроекологічної оцінки мінеральних добрив можуть бути дослідження їх нових видів, проведені в Інституті агроекології та біотехнології УААН.
Агроекологічна оцінка мінеральних добрив директивної дії. Із мінеральних добрив директивної дії було досліджено фосфорити родовищ України, що у перспективі планують використовувати як фосфорні добрива, а також новий вид фосфорних добрив вітчизняного виробництва – агрофоску.
Фосфорити родовищ України. За даними геологічних розвідок поклади фосфоритів, придатних для виготовлення фосфорних добрив, знаходяться на території 13 областей України. Загальна кількість родовищ фосфоритів становить близько 360, у тому числі виявлено та різною мірою вивчено 8 великих родовищ із запасами 100–120 млн т Р2О5. Перевагою є низька потенційна вартість фосфорних добрив з місцевої сировини, що пов'язано з особливостями розробки родовищ та технологічними схемами переробки фосфоритів. Однак слід зазначити, що фосфорити Українських родовищ належать до некондиційних руд і тому не придатні для виробництва висококонцентрованих фосфорних добрив типу суперфосфат. З них можна одержувати фосфоритове борошно та концентровані фосфоритові добрива. Дослідженнями, проведеними за кордоном та в Україні, доведено високу ефективність таких добрив, особливо на грунтах з кислою реакцією ґрунтового розчину. Зокрема, дослідженнями, проведеними в Росії протягом 30 років в умовах дерново-підзолистих, сірих лісових, чорноземних ґрунтів, було встановлено, що агрономічна цінність фосфоритового борошна не поступається суперфосфату. Аналогічні результати було одержано в ННЦ «Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О. Н. Соколовського» агрономічна ефективність фосфоритів українських родовищ – Новоамвросіївського, Волинського та Ізюмського становила 52–77% від ефективності суперфосфату, а також у Поліській філії ІГА УААН на дерново-підзолистих, сірих і темно-сірих опідзолених грунтах з Рівненськими і Волинськими зернистими фосфоритами.
Перед впровадженням у сільськогосподарське виробництво нових видів добрив, до яких належать також фосфорити та продукти їхньої переробки, слід обов'язково вивчити можливі негативні впливи на навколишнє середовище.
Оцінювали фосфорити та продукти їхньої переробки родовищ України за вмістом Р2О5: Новоамросіївського – 25%; Південноосиківського – 28; Осиківського – 19; Волинського – 8,6; Здолбунівського – 12,6; Ратнівського – 28; Маневицько-Клеванської фосфоритоносної площадки (МКП) – 25%.
Фосфорні добрива, як засвідчено багатьма дослідженнями, у своєму складі містять доволі високий вміст домішок, серед яких першочерговому контролю мають підлягати ВМ, фтор та радіонукліди.
Попередній аналіз одержаних результатів показав, що у фосфоритових концентратах українських родовищ вміст ВМ значно нижчий, ніж у закордонних
| Родовище | Вміст металу, мг/кг | |||||
| Cd | РЬ | Zn | Си | Co | Ni | |
| Новоамвросіївське | 0,63± 0,07 | 6,17± 0,72 | 10,17± 0,72 | 5,83± 1,90 | 10,00± 1,24 | 8,17± 0,72 |
| Південноосиківське | 0,40± 0,12 | 8,17± 0,72 | 14,10± 0,43 | 8,23± 0,62 | 12,17± 0,72 | 10,00± 0,50 |
| Осиківське | 0,28± 0,07 | 10,17± 0,72 | 9,77± 1,00 | 10,17± 0,72 | 8,17± 0,72 | 12,03± 0,14 |
| Волинське | 0,1 2± 0,07 | 8,17± 0,72 | 7,83± 0,72 | 8,10± 0,43 | 6,23± 0,52 | 10,10± 0,43 |
| Здолбунівське | 0,88± 0,07 | 12,17± 0,72 | 14,07± 0,29 | 14,10± 0,43 | 18,27± 0,62 | 18,17± 0,72 |
| мкп | 0,28± 0,07 | 4,17± 0,72 | 10,07± 0,29 | 8,17± 0,72 | 8,17± 0,38 | 4,17± 0,38 |
| Ратнівське | 0,60± 0,12 | 8,17± 0,72 | 14,17± 0,38 | 7,00± 1,24 | 9,17± 0,72 | 16,10± 0,43 |
Коефіцієнти стійкості для оцінки небезпечності ВМ за цих умов становили: Cd– 0,16; РЬ – 0,32; Zn– 0,34; Cu– 0,12; Ni– 0,35; Co-0,11.
Одержані результати показали, що використання фосфоритових концентратів українських родовищ як добрив не призведе до перевищення критичної концентрації ВМ у ґрунті навіть при застосуванні їх протягом тривалого часу – Тк становить сотні і тисячі років. За величиною Тк усі фосфоритові концентрати, що досліджували, можна віднести до IVкласу – малонебезпечні.
Показник сумарної кількості ВМ (Мп+), що перейшли із фосфоритових концентратів у штучний ґрунтовий розчин, засвідчив більшу активність цього процесу у кислому середовищі. Так, з фосфоритних концентратів Південноосиківського, Волинського, Здолбунівського, МКП родовищ перейшло відповідно 50,0 мкг/л, 62,5; 37,5; 41,3 мкг/л металів у розчин при рН 4,0, у той час як при рН 7,0 лише 10,3 мкг/л, 6,5; 6,8; 14,0 мкг/л відповідно.
Перехід ВМ із фосфоритних концентратів є функцією їхньої мінералогічної будови, яка, в свою чергу, залежить від геологічного походження, і, за інших рівних умов, Південноосиківський фосфоритовий концентрат може бути активнішим джерелом надходження у природне середовище Ni, Zn, Cu; Волинський – Pb і Ni; Здолбунівський – Ni; МКП – Pb і Cu. Одержані результати свідчать, що при застосуванні фосфоритних концентратів на ґрунтах з кислою реакцією, ймовірність забруднення природного середовища буде у кілька разів вищою, ніж при застосуванні на ґрунтах з нейтральною та близькою до нейтральної реакцією.
Фосфоритові концентрати різняться за вмістом рухомих форм ВМ серед загального складу. Проведені дослідження показали, що фосфоритовим концентратам північно-західного регіону властивий вищий вміст рухомих форм кадмію, південно-східного регіону – міді. Високим вмістом рухомих форм кадмію і свинцю – найнебезпечніших елементів – характеризуються фосфоритові концентрати Ратнівського родовища
Отже, одержані результати свідчать, що фосфоритові концентрати родовищ України за своїм складом і розрахунковими показниками небезпечності щодо забруднення орного шару ґрунту ВМ мають високий рівень екотоксикологічної безпечності, що дає змогу віднести їх до IVкласу небезпечності (доза застосування – 60 кг/га Р2О5). При цьому слід враховувати інтенсивніший перехід ВМ із фосфоритів у грунт при кислій реакції середовища, що потребує контролю за рухомими формами ВМ при їхньому застосуванні на грунтах з низьким рівнем рН.
Оцінка фосфоритових концентратів за вмістом фтору. Тісний зв'язок фтору і фосфору спостерігають як у первинних, так і у вторинних мінералах. Хімічні властивості фтору, які визначають особливості його поведінки у природному середовищі та зумовлюють високу ступінь екотоксикологічної небезпечності, роблять обов'язковим контроль за цим елементом при застосуванні фосфорних добрив.
У природних умовах фтор перебуває у складі фосфатів – складова частина важкорозчинних сполук типу фторапатитів, флюориту CaF2та ін. У процесі переробки і збагачення фосфоровмісних мінералів фтор переходить у активізовану форму і токсичність його, відповідно, зростає. Сучасні технології переробки природних фосфоритів на мінеральні добрива, здебільшого, не передбачають видалення фтору із сировини. Збагачення агроруд для підвищення вмісту фосфору у більшості супроводжується збільшенням у вихідному продукті концентрації супутніх елементів, у тому числі фтору. Проведені дослідження з природними фосфоритами та продуктами їхньої переробки – фосфоритовими концентратами показали, що вміст рухомих сполук фтору у фосфоритових концентратах у 4–12 разів вище, ніж у вихідній сировині Для встановлення потенційної небезпечності фосфоритів проводили розрахунок терміну досягнення критичної концентрації фтору в орному шарі ґрунту при застосуванні фосфоритових концентратів у дозі 60 кг/га Р2О5. Найнебезпечнішим, з точки зору забруднення фтором, є ґрунти з нейтральною і лужною реакціями середовища і підвищеним вмістом у ґрунтовому комплексі натрію. Таким умовам відповідають ґрунти Степової зони України для яких коефіцієнт стійкості щодо фтору 0,24. ГДК за валовими формами фтору у ґрунті – 330 мг/кг, фоновий вміст – 200 мг/кг. Розрахунки потенційної небезпечності фосфоритів за вмістом фтору свідчать про високу можливість негативного впливу на ґрунтову систему при використанні їх як добрив – термін перевищення критичної концентрації фтору у ґрунті становить 30–48,5 років, що відповідає II і III класу небезпечності .
Термін досягнення критичної концентрації фтору у ґрунті перебуває у прямій залежності від вмісту Р2О5у фосфоритах і зворотній – від вмісту F–.
Якщо при переробці фосфоритової сировини одержано продукти з вмістом Р2О5 12–15%, а доза внесення фосфоритів при цьому збільшиться до 120 кг/га Р2О5, то відбудеться активне нагромадження фтору у ґрунті за відносно короткий термін: Tkне перевищуватиме 10 років.
Отже, дослідженнями встановлено доволі високий вміст фтору у фосфоритах родовищ України. При використанні низькоконцентрованих фосфоритів як добрив, може відбуватися активне нагромадження фтору у ґрунті вище ГДК, що вимагає контролю як за якісним складом добрив на стадії виробництва, так і контролю за вмістом фтору у ґрунті при їхньому використанні.
Оцінка фосфоритних концентратів за вмістом природно-радіоактивних елементів. Фосфорити можуть бути джерелом надходження у навколишнє середовище природно-радіоактивних елементів: урану, торію, радію. Вивчення радіоактивності фосфоритів, одержаних з різних родовищ, засвідчило, що найбільша кількість урану міститься у сировині із Флориди, істотну його кількість мають фосфорити із Марокко. Російські фосфорити відрізняються невисоким вмістом урану і торію. Аналіз фосфоритових концентратів родовищ України на вміст природних ізотопів торію та урану свідчить, що сумарна кількість радіоактивних елементів 17,1 – 70,5 мг/кг. Найвищий вміст торію та урану спостерігали у фосфоритових концентратах Здолбунівського родовища: 232Th– 3,7 мг/кг, 238U– 66,8 мг/кг, що в сумі відповідає 70,5 мг/кг. Невисоким вмістом природно-радіоактивних елементів характеризуються фосфоритові концентрати Ратнівського і Волинського родовищ: вміст 232Th відповідно становить 3,5 і 13,6 мг/кг; вміст 238U– 13,6 і 19,8 мг/кг, що у кілька разів нижче, ніж у інших фосфоритових концентратах. Вміст природно-радіоактивних елементів у фосфоритах Новоамвросіївського родовища становить 232Th– 10,5; 238U–29.6 мг/кг, у фосфоритах Південноосиківського родовища – відповідно 7,3 і 32,4 мг/кг; фосфоритах МКП – 7,2 і 41,3 мг/кг.