Екотоксикологічна характеристика азотних добрив

Кальцієва селітра (нітрат кальцію) містить близько 13% азоту. Отримують її при нейтралізації азотної кислоти вапном, а також в якості побічного продукту при виробництві комплексних добрив - Нітрофос - шляхом азотнокіслотной переробки фосфатів. Кальцієва селітра являє собою кристалічну сіль білого кольору, добре розчинну у воді. Має високу гігроскопічністю. Для зменшення гігроскопічності кальцієву селітру гранулюють   з    застосуванням   гідрофобних    покриттів.  Її виробляють у

9

великих кількостях нейтралізацією нітратної кислоти вапном. Цінність нітрату кальцію як добрива полягає  також у тому, що іони кальцію Ca2+ позитивно впливають на структуру ґрунту.

Кальцієва і натрієва селітри - фізіологічно лужні добрива. Рослини споживають більше аніонів, ніж катіонів. Використання кальцієвої селітри на кислих, бідних підставами грунтах дає гарні результати. При її внесенні зменшується кислотність, а фізичні властивості грунту покращуються [1,12 ].

 

2.2.Амонійні та аміачні добрива (тверді і рідкі)

Тверді амонійні добрива

Тверді амонійні добрива  складають приблизно 4% валового виробництва  азотних добрив. Виробництво твердих  добрив постійно зростає. До твердих амонійним добрив відносяться сульфат амонію і хлористий амоній.

Сульфат амонію містить приблизно 21% азоту. Сульфат амонію являє собою кристалічну сіль, добре розчинну у воді. Гігроскопічність добрива слабка, за нормальних умов зберігання злежується мало і зберігає хорошу рассеваемость. Отримують сульфат амонію шляхом уловлювання сірчаною кислотою аміаку з газів, які утворюються при коксуванні кам'яного вугілля, або нейтралізацією синтетичним аміаком відпрацьованої сірчаної кислоти різних хімічних виробництв. Велика кількість сульфату амонію виробляється як побічний продукт при виробництві капролактаму. Синтетичний сульфат амонію білого кольору, а коксохімічний має сіру, синювату або червонуватого забарвлення. Добриво містить 24% сірки і служить гарним джерелом цього елемента живлення для рослин [2 ].

Хлористий амоній є побічним продуктом при виробництві соди. Добриво містить близько 25% азоту. Для культур малопридатний, оскільки містить велику кількість хлору.

Сульфат амонію і хлористий амоній - фізіологічно кислі добрива. При одноразовому внесенні помірних доз цих добрив підкислення    грунту     не

10

спостерігається, але  якщо їх використовувати постійно, то малобуферние грунту значно підкислюють. Після внесення в грунт амонійні добрива швидко розчиняються в грунтовій волозі і вступають в обмінні реакції з катіонами.

Поглинений амоній добре  доступний для рослин. Рухливість його в грунті і небезпека вимивання  в умовах звичайного зволоження зменшуються. Амонійні добрива найкраще вносити за допомогою спеціальних машин восени під оранку [2,12].

Рідкі амонійні добрива

До рідких аміачних добрив відносяться безводний аміак і аміачна вода.

Безводний аміак містить 82% азоту. Його отримують зріджений  газоподібного аміаку під тиском. За зовнішнім виглядом безбарвна, рухома рідина, температура кипіння 20 ° С. При зберіганні у відкритих посудинах швидко випаровується. Безводний аміак має високу пружність парів, тому його зберігають і перевозять у сталевих балонах або цистернах, які витримують високий тиск.

Аміачна вода - це водний 25% - і 22%-ний розчин аміаку, що випускається двох сортів із вмістом азоту 20, 5% і 18%. Розчин являє собою безбарвну або жовтувату рідину з різким запахом аміаку. Пружність парів невелика. Транспортувати і зберігати аміачну воду потрібно в герметично закритих резервуарах, які розраховані на невисокий тиск.

Перевага рідких азотних добрив полягає в тому, що виробництво  і застосування їх обходяться значно дешевше, ніж твердих. При виробництві  рідких аміачних добрив відпадає необхідність в будівництві цехів азотної кислоти, а також кристалізації, упарювання, гранулювання, сушіння, що дозволяє значно понизити капіталовкладення на будівництво азотно-тукового заводу рівноцінної потужності. При правильному застосуванні рідкі азотні добрива дають такі ж прибавки урожаїв культур, як і рівна доза азоту в аміачній селітрі.

11

Рідкі аміачні добрива  вносять спеціальними машинами , які забезпечують негайну закладення їх на глибину 12 см на важких грунтах і до 18 см на легких грунтах. Поверхневе внесення цих добрив неприпустимо, так як аміак швидко випаровується. При дрібній закладенні можливі його значні втрати, особливо на легких піщаних і супіщаних ґрунтах. З вологого грунту втрати аміаку значно менше, ніж з сухою [2].

 

2.3. Амонійно-нітратні добрива

Аміачна селітра (азотнокислий амоній, нітрат амонію) - NH4 NO3 – вміст азоту 34-35%. Добриво сильно розчинно у воді, слабо злежується, погано змішується з суперфосфатом (перед змішуванням нейтралізують вапном), вноситься під усі рослини. Найбільший ефект дає на нейтральних і провапнованих грунтах.

У захищеному грунті аміачну селітру  можна застосовувати під овочеві  культури в будь-який час року. Добриво не можна використовувати для некореневої підгодівлі (обприскування) овочевих культур.

Добриво випускають у вигляді кристалів білого кольору або гранул розміром до 3 мм різної форми (сферичної, у вигляді лусочок, пластинок). Негранульовані кристалічна аміачна селітра володіє високої гігроскопічністю, при зберіганні злежується, тому зберігати її потрібно в водонепроникних мішках у сухому приміщенні. Продукція, що випускається для сільського господарства гранульована селітра менш гігроскопічна, менше злежується, зберігає хорошу рассеваемость, особливо якщо в процесі отримання добрива в нього вводять в невеликих кількостях спеціальні кондиціонуючі добавки [1,5].

У добривах половина азоту знаходиться  в нітратній, половина в амонійній  формі. Аміачна селітра фізіологічно кисле добриво, але підкисляє  грунт слабкіше, ніж сульфат амонію. На грунтах, насичених підставами, у розчині утворюються нітрати кальцію, і грунтовий розчин не подкисляется навіть при

12

постійному внесенні високих доз добрива. Для таких  грунтів аміачна селітра є  одним з кращих форм азотних добрив. На кислих дерново-підзолистих грунтах, що містять в поглиненому стані мало кальцію і багато іонів водню, в результаті чого грунтовий розчин подкисляется, підкислення носить тимчасовий характер, так як воно зникає в міру споживання нітратного азоту рослинами. У перший час, особливо при внесенні великої дози аміачної селітри та нерівномірному її розсіві, в грунті можуть створюватися осередки з високою кислотністю. При тривалому застосуванні аміачної селітри на малобуферних дерново-підзолистих грунтах підкислення може бути дуже сильним, в результаті ефективність цього добрива, особливо при внесенні під культури, чутливі до підвищеної кислотності, помітно знижується [5].

 

2.4. Добрива, в яких азот знаходиться в амідній формі

Сечовина (карбамід) - найбільш концентроване азотне добриво містить не менше 46% азоту. Її отримують синтезом з аміаку і діоксиду вуглецю при високих тисках і температурі. Білий дрібнокристалічний продукт, добре розчинний у воді. Гігроскопічність при температурі до 20 ° С невелика. При хороших умовах зберігання злежується мало, зберігає нормальну рассеваемость. Хорошими фізичними даними володіє гранульована сечовина. Під час грануляції сечовини утворюється біурета, що володіє токсичною дією, проте його зміст в гранульованому добриві не перевищує 1% і майже нешкідливо для рослин при звичайних способах застосування. У грунті під впливом уробактерій, що виділяють фермент уреазу, сечовина на 2-3 дні амоніфікується з утворенням карбонату амонію [1].

Сечовина є одним з кращих азотних добрив і по ефективності рівноцінна аміачній селітрі. Її можна застосовувати як основне добриво або як підживлення під всі культури і на різних грунтах. При внесенні сечовини в грунт необхідно заздалегідь її закрити, так як при поверхневому розміщенні добрива можливі втрати азоту внаслідок   звітрювання аміаку із карбонату

13

амонію, легко розкладається  в повітрі. Значні втрати в формі  аміаку можуть відбуватися при використанні сечовини в підгодівлю на луках і  пасовищах, оскільки дернина має  високу уреазної активністю. Крім того, сечовину можна застосовувати для некореневої підгодівлі овочевих і плодових культур, а також для пізніх підживлень пшениці з метою підвищення вмісту білка в зерні [12].

 

2.5. Водні розчини аміачної селітри та сечовини

В якості рідких азотних сумішей  застосовують аміакати і каси.

Аміакатами називають розчини, отримані спільним або роздільним розчиненням в аміачній воді заданих кількостей аміачної або кальцієвої селітри, карбаміду або інших азотвмісних речовин. Отримують аміакати розчиненням у водному аміаку азотних добрив в різних комбінаціях: аміачну селітру, аміачну і кальцієву селітри, сечовину, аміачну селітру і сечовину. В результаті виходить рідина жовтого кольору з вмістом азоту від 30 до 50%. Перевозять і зберігають у спеціальних герметично закриваються цистернах з алюмінію або його сплавів, розрахованих на невеликий тиск. Можна зберігати і в ємностях із полімерних матеріалів.

Азот в аміакатах  знаходиться в різних формах і  співвідношеннях, залежно від вихідних складових це може бути вільний і зв'язаний аміак, амидная і нітратна форма.

По дії на сільськогосподарські культури аміакати рівноцінні з твердими азотними добривами [1,2].

Касами називають рідкі азотні добрива, що складаються з водних розчинів карбаміду і аміачної селітри. На відміну від рідких аміачних добрив КАС майже не містить вільного аміаку, його можна вносити за допомогою високопродуктивних наземних агрегатів без одночасного закладення в грунт. КАС з інгібітором корозії можна перевозити в звичайних залізничних цистернах і автоцистернах, особливо вигідна   транспортування    КАС по

14

трубопроводах і водним транспортом. Низька температура кристалізації  і замерзання дає можливість транспортувати і зберігати КАС цілорічно, особливо в заглиблених в грунт природно утеплених сховищах з бетону і асфальту з внутрішнім плівковим покриттям, з армованого скловолокна або м'якої сталі. КАС володіє високою щільністю, що дозволяє значно скоротити капітальні вкладення на транспортування і зберігання.

При використанні КАС  забезпечується висока точність дозування  і рівномірність внесення по всій площі. Для транспортування і  внесення КАС можна використовувати  ту ж техніку, що і для рідких комплексних  добрив, аміачної води. Використання КАС в сільському господарстві має свої переваги перед твердими добривами. По-перше, повна механізація всіх навантажувально-розвантажувальних робіт, зменшення витрат на виробництво і застосування. По-друге, поліпшуються умови праці, виключається витрата тари, забезпечення рівномірності внесення і дозування азоту. По-третє, спрощується приготування необхідних тукосумішей, в тому числі з добавкою мікроелементів і пестицидів.

Рідкі азотні добрива  позбавлені недоліків, які часто  спостерігаються у твердих добрив. Вони володіють вільної плинністю, не порошать і не злежуються. Сира погода і навіть дощ не чинять на них негативного впливу. Також вони значно дешевше твердих, менше і витрати праці на їх внесення.

Рідкі добрива можна  застосовувати не тільки навесні, але і в кінці літа (під посів озимих) та восени (під урожай ярих наступного року). Розчини аміачної селітри та сечовини (до 30-32%) не містять аміаку, тому їх можна вносити в якості підгодівлі, розбризкуючи по поверхні грунту. Дози рідких добрив (по азоту) такі ж, як і твердих азотних добрив.

Складні рідкі добрива - водні розчини, які містять до 27% азоту, фосфору і калію. При  введенні стабілізуючих добавок, наприклад  колоїдної глини, бентоніту, що оберігають розчин від кристалізації, концентрацію поживних речовин в добриві можна збільшити до 40%. Складні рідкі добрива не містять

15

вільного аміаку, тому їх можна вносити поверхнево під  оранку, культивацію або боронування  і в рядки при посіві [1,12].

 

2.6. Повільно діючі слаборозчинні азотні добрива

До повільнодіючих добрив належать: сечовино-формальдегідне добриво (СФД), сечовино-ацетальдегідне, кротонілодендисечовина (КДС), ізо-бутилдендисечовина (ІБДС) і оксамід. Ефективність дії цих добрив значно залежить від розміру їх часток. Чим вони менші, тим більша швидкість перетворення азоту в доступну для рослин форму.

Плав — це безколірна або злегка забарвлена рідина з питомою вагою 1,26—1,33, містить 30% азоту і складається з розчинів аміачної селітри й сечовини. Кристалізується при температурі мінус 3 °С. Транспортують його в автомобільних чи залізничних цистернах. Строк зберігання плаву в місткостях не повинен перевищувати 7 місяців, оскільки за цей період поверхні вуглецевої сталі не встигають піддатися корозії. Місткості, механізми і обладнання після внесення плаву в грунт слід промивати водою. Використовують його як допосівне добриво і для підживлення.

Перевагою повільнодіючих добрив перед іншими азотними добривами  є те, що азот цих добрив не вимивається  з грунту і не виноситься висхідними токами води у поверхневий шар [12].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

                3. Нітрати як складова азотних добрив

 

До складу більшості  азотних добрив входить нітратний  азот, тобто нітрати, які значно впливають  на стан ґрунту, а завдяки ланцюгу  живлення – на здоров’я людини.

Нітрати – безбарвні кристалічні речовини, солі і ефіри азотної кислоти HNO3, яких дуже багато в навколишнім середовищі, наприклад у ґрунті або воді. Вони утворюються при взаємодії нітратної кислоти з відповідними металами, або їх оксидами та гідроксидами. У воді нітрати добре розчиняються.