Екотоксикологічна характеристика азотних добрив

                                            План

 

Вступ

 

1. Роль азоту в біосфері

2. Характеристика азотних добрив, їх класифікація

2.1. Нітратні добрива

2.2.Амонійні та аміачні добрива  (тверді і рідкі)

2.3. Амонійно-нітратні добрива

2.4. Добрива, в яких азот знаходиться в амідній формі

2.5. Водні розчини аміачної селітри  та сечовини

2.6. Повільно діючі слаборозчинні  азотні добрива

3. Нітрати як складова  азотних добрив

4. Наслідки використання азотних  добрив

 

Висновок

 

Список використаної літератури

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

                                         Вступ

Азот є виключно важливим елементом у живленні рослин. Він входить до складу білків та амінокислот, хлорофілу, вітамінів тощо. Тому, від вмісту в ґрунтах сполук нітрогену, які здатні засвоюватись рослинами, напряму залежить врожайність сільськогосподарських культур.

Запас азоту в грунті в деякій мірі поповнюється азотом атмосферних  опадів. Зазвичай він надходить у  вигляді аміаку і часто -  нітратів. Ці сполуки азоту утворюються в атмосфері і під дією грозових розрядів. Бобові рослини за допомогою бульбочкових бактерій засвоюють молекулярний азот атмосфери.

Ці джерела поповнення природних запасів азоту становлять безсумнівний практичний інтерес, але вони доставляють лише частина азоту, який виноситься з врожаями сільськогосподарських культур. У природі існують численні шляхи втрати азоту ( споживання азоту ґрунтовою флорою, вилуговування, випаровування аміаку, фіксація амонію в ґрунті). Тому необхідно вживати заходів для оптимального збільшення родючості грунту і насамперед поповнення в ній запасів азотних добрив, адже за нестачі азоту спостерігається гальмування росту рослин, послаблюється утворення бокових пагонів і коренів, спостерігається дрібнолистковість тощо.

Азотні добрива – це азотовмісні  речовини, які вносять в ґрунт з метою покращення стану та підвищення врожайності сільськогосподарських культур.

Завдяки азотним добривам ґрунт насичується необхідною кількістю азоту, завдяки цьому підвищується споживання і засвоєння рослинами поживних речовин, підвищується врожайність.

Але, щоб забезпечити підвищення врожайності за рахунок внесення азотних добрив без погіршення стану  ґрунтів, забруднення підземних  і поверхневих вод, накопичення  нітратів в рослині, а через це отруєння тварин

і людини, необхідно дотримуватись лімітів внесення азотних добрив.

3

                            1. Роль азоту в біосфері

 

Азот — одна з найпоширеніших речовин у біосфері, вузькій оболонці Землі, де підтримується життя. Так, 79 % повітря, яким ми дихаємо, складається з цього елемента. Основна частина атмосферного азоту знаходиться у вільній формі, за якої два атоми азоту з'єднані разом, утворюючи молекулу азоту (N₂).

Кругообіг азоту складається з хімічних реакцій у повітрі (окислення є домінуючим) із хімічних реакцій в біосфері: в рослинах та мікроорганізмах в ґрунті (окислення або відновлення). Для росту рослинам необхідні сполуки азоту. У природі азот може бути у формах, засвоюваних рослинами (таких як нітрати або з'єднання амонію) або такими, що не засвоюються (таких як молекулярний азот або оксид азоту (N₂O)) [3,7].

Азот є одним з  основних елементів живлення, які  необхідні для життя рослин. Азот грає виключно важливу роль в обміні речовин. Він входить до складу таких  важливих органічних речовин, як білки, нуклеїнові кислоти, нуклеопротеїди, хлорофіл, алкалоїди, фосфатиди та ін У середньому вміст його в білках становить 16-18% від маси. Нуклеїнові кислоти відіграють важливу роль в обміні речовин в рослинних організмах. Вони є також носіями спадкових властивостей живих організмів. Тому важко переоцінити роль азоту в цих життєво важливих процесах у рослин. Крім того, азот є найважливішою складовою частиною хлорофілу, без якого не може протікати процес фотосинтезу і, отже, не можуть утворюватися найважливіші для харчування людини і тварин органічні речовини. Азот входить до складу білків, які є головною складовою частиною цитоплазми і ядра клітин, до складу нуклеїнових кислот, фосфатидів, більшості вітамінів і інших органічних азотистих сполук, які відіграють важливу роль у процесах обміну речовин в рослині. Не можна не відзначити також великого значення

азоту як елемента, що входить  до складу ферментів - каталізаторів   життєвих

4

процесів в рослинних  організмах. Азот входить до органічні  сполуки, в тому числі в найважливіші з них - амінокислоти білків. Азот, фосфор і сірка разом з вуглецем, киснем і воднем є будівельним матеріалом для утворення органічних речовин і, в підсумку, живої тканини. Сполуки азоту також беруть участь у хімічних процесах в атмосфері і впливають на клімат.

Вміст азоту в рослинах істотно змінюється в залежності від їх виду, віку, грунтово-кліматичних  умов вирощування культури, прийомів агротехніки і т. д. Наприклад, у  сімействі зернових культур азоту  міститься 2-3%, у бобових - 4-5%. Найбільший вміст азоту відзначається у вегетативних органах молодих рослин. У міру їх старіння азотисті речовини пересуваються у знову з'явилися листя і пагони [1,6].

Джерелами азоту для рослин можуть служити солі азотної і азотистої  кислот (нітрати, нітрити), аміачні форми  азоту, деякі органічні сполуки азоту - сечовина і амінокислоти. Бобові рослини, як відомо, за допомогою бульбочкових бактерій засвоюють молекулярний азот атмосфери (N2). Однак в якій би формі не надходив мінеральний азот в процесі живлення рослин, у синтезі амінокислот, білків і інших азотвмісних органічних речовин він може брати участь тільки у відновленій формі у вигляді амонію. Тому що надійшов в рослини нітратний азот в результаті окислення вуглеводів відновлюється до аніона азотистої кислоти, а потім до аміаку. Весь складний цикл синтезу азотистих органічних речовин у рослинах починається з аміаку, і розпад їх завершується його освітою.

Запас азоту в грунті в деякій мірі поповнюється азотом атмосферних  опадів. Зазвичай він надходить у  вигляді аміаку і почасти нітратів. Ці сполуки азоту утворюються в атмосфері і під дією грозових розрядів. За даними більшості фахівців, з опадами на кожен гектар щорічно надходить від 2 до 11 кг азоту [3].

Умови азотного живлення роблять великий  вплив на ріст і розвиток рослин. Для розвитку листової поверхні рослині на початку життя   необхідне

5

посилене харчування азотом. Але надлишок аміачного азоту  під час проростання насіння, бідних вуглеводами, надає негативну  дію. Аміачний азот в цьому випадку  не повністю використовується рослиною, накопичується в тканинах, викликаючи аміачне отруєння. При нітратного харчуванні цього не відбувається.

Всі овочеві культури висувають високі вимоги до азотного живлення протягом всього періоду вегетації. Найбільш інтенсивний приріст врожаю капусти спостерігається в липні-серпні, в цей час вона поглинає основну масу азоту. Морква найбільше азоту засвоює в кінці серпня - початку вересня. Надходження азоту в огірки зростає поступово, досягаючи максимуму в період найбільшого зростання зав'язей [1].

Вміст азоту в грунті нестабільно і залежить від багатьох умов, в т.ч. погодних, швидко знижується через винесення з урожаєм, вимивання  та інших факторів. Тому потрібно щорічне  його заповнення мінеральними азотними або органічними добривами, а  також вирощуванням бобових рослин, які фіксують азот з повітря грунту.

При нестачі азоту  ріст рослин різко сповільнюється, листя бувають дрібні, блідо-зеленого забарвлення, що пов'язано з порушенням синтезу хлорофілу, передчасно жовтіють, стебла стають тонкими і слабо гілкуються. Погіршуються також формування та розвиток репродуктивних органів і наливання зерна, сильно знижуються урожай і вміст білка в ньому.При нестачі азоту зростання їх різко погіршується. Такі рослини дають низький врожай. При нормальному азотному живленні рослин підвищується синтез білкових речовин, прискорюється ріст і дещо сповільнюється старіння листя. Листя має інтенсивно-зеленого забарвлення, рослини утворюють потужні стебла, добре ростуть і кущаться [1,3].

Надмірне азотне живлення протягом вегетації затримує розвиток рослин, вони утворюють велику вегетативну масу на шкоду репродуктивним органам.   Надлишок аміачного азоту під час проростання насіння, бідних

6

вуглеводами, надає негативну  дію. Аміачний азот в цьому випадку  не повністю використовується рослиною, накопичується в тканинах, викликаючи аміачне отруєння.

Джерело азоту – це, з одного боку, атмосферне повітря, а з іншого – азот, який міститься у відмерлих рослинах і тваринах. Вільний азот атмосфери можуть використовувати лише окремі організми – фіксатори азоту – бактерії (Nitrosomonas і Nitrobacter), які живуть у бульбочках на корінні бобових, і деякі синьо-зелені водорості. Білкові речовини трупів завдяки діяльності бактерій поступово перетворюються на амонійні сполуки, а також нітрити і нітрати. Ці речовини і служать основним джерелом азоту для зелених рослин.

Вміст азоту в рослинах істотно змінюється в залежності від їх виду, віку, грунтово-кліматичних  умов вирощування культури, прийомів агротехніки і т. д. Наприклад, у  сімействі зернових культур азоту міститься 2-3%, у бобових - 4-5%. Найбільший вміст азоту відзначається у вегетативних органах молодих рослин. У міру їх старіння азотисті речовини пересуваються у знову з'явилися листя і пагони. Джерелами азоту для рослин можуть служити солі азотної і азотистої кислот (нітрати, нітрити), аміачні форми азоту, деякі органічні сполуки азоту - сечовина і амінокислоти.

Ґрунтові бактерії, які перетворюють аміак на нітрати і нітрити, залежать від джерела кисню, і, якщо в ґрунті спостерігається його дефіцит (наприклад, у випадку затоплення), то вони не можуть функціонувати. В такому разі сполуки, які містять азот, перетворюються іншою групою бактерій на газоподібний азот, який надходить в атмосферу.

Визначивши  значення азоту для росту рослин та джерела його постачання в ґрунт, постає питання підвищення вмісту азоту в ньому. Для цього використовують азотні добрива. [1, 6 ].

 

 

 

7

      2. Характеристика азотних добрив, їх класифікація

 

Для оптимізації азотного живлення рослин у сільському господарстві широко використовуються азотні мінеральні добрива.

Азотні добрива - неорганічні й органічні азотовмісні речовини, які вносять у грунт для підвищення врожайності. Азотні добрива отримують головним чином з синтетичного аміаку. Через високої мобільності сполук азоту його низький вміст у грунті часто лімітує розвиток культурних рослин, тому внесення азотних добрив викликає великий позитивний ефект.

Азотні добрива використовуються в овочівництві та рільництві найбільш широко, так як безпосередньо збільшують зелену масу рослин, і як наслідок – врожайність [1,2 ].

Виробництво різних азотних  добрив засноване на отриманні синтетичного аміаку з молекулярного азоту  і водню. Азот одержують пропусканням повітря в генератор з палаючим коксом, а джерелами водню служать природний газ, нафтові і коксові гази.

Синтетичний аміак використовують не тільки для виробництва сечовини, амонійних солей і рідких аміачних добрив, але також і азотної  кислоти, з якої отримують амонійно-нітратні добрива.

Вносити азотні добрива рекомендовано не за один прийом, а за декілька: рано навесні, після цвітіння, а іноді і влітку, в період посиленого зростання втеч і плодів. При поступовому внесенні азотних добрив потрібно враховувати погодні умови, силу зростання рослини, величину очікуваного урожаю [6].

Азотні добрива підрозділяються  на наступні групи:

• Нітратні добрива (селітри), які містять азот в нітратній формі;
• Амонійні та аміачні добрива (тверді і рідкі), які містять азот в амонійній і аміачної формі;
• Амонійно-нітратні добрива, вони містять   азот    в  амонійній   і

8

нітратній формі (аміачна  селітра);

• Добрива, в яких азот знаходиться в амідній формі (сечовина, або карбамід);
• Водні розчини сечовини (карбаміду) і аміачної селітри, які отримали назву КАС (карбамід-аміачна селітра);
• Повільно діючі слаборозчинні азотні добрива (сечовино-формальдегідне добриво (СФД), сечовино-ацетальдегідне, кротонілодендисечовина (КДС), ізо-бутилдендисечовина (ІБДС) і оксамід) [2].

 

2.1. Нітратні добрива

Нітратні добрива - натрієва і кальцієва селітри - становлять близько 1% випущених азотних добрив.

Натрієва селітра (нітрат натрію, чилійська селітра) містить 16% азоту і 26% натрію, являє собою єдину сіль нітратної кислоти. Вона є побічним продуктом при отриманні азотної кислоти з аміаку і являє собою дрібнокристалічну сіль білого або жовтувато-бурого кольору, добре розчинну у воді. Володіє слабкою гігроскопічністю. Вносять це добриво під усі культури, вважається, що найбільш чуйні на нього коренеплоди, особливо цукровий буряк. Добриво лужне, легко розчиняється у воді. Зберігати натрієву селітру потрібно в сухому місці. Використовують  як основне добриво і як підгодівля [1].