Лекции по "Екологічна токсикорогія"

     -  без вилучення. 

     88. ТОКСИЧНИЙ ВПЛИВ ДОБРИВ НА АГРОЕКОСИСТЕМУ.

     Мінеральні  добрива

     Для компенсації втрат мінеральних речовин ґрунтом із зібраним урожаєм і підтримання родючості земель вносять добрива.

     В той же час добрива часто містять  важкі метали та радіонукліди.

     Метали, які входять до складу засобів  хімізації сільськогосподарського виробництва

     Мінеральні  добрива є джерелом надходження  багатьох хімічних елементів (ХЕ) та сполук у довкілля. Сумарну дію складових мінеральних добрив на ґрунтову систему оцінюють за біологічними індикаційними тестами.

     При вивченні адитивних ефектів, ступінь  стійкості агроекосистеми щодо хімічних речовин-забруднювачів оцінюють для конкретної речовини, джерелом якої може виступати мінеральне добриво. При цьому розрізняють:

     -   педохімічно активні речовини, які створюють кислотно-основні та окисно-відновні умови в ґрунті і впливають таким чином на загальний стан ґрунтової системи (переважно макроелементи та їхні сполуки - 1\Юз\ 80₄ ",СГ, № );

     -   біохімічно активні речовини, які передусім впливають на живі організми -мікрофлору, рослини, тварини (Аз, Ссі, РЬ, Сг, 2п, N1, Си, 8п, Н§, Р" тощо);

     -  речовини, здатні перебувати в ґрунті у таких формах, що призводить до їхньої міграції в поверхневі, ґрунтові та підземні вода (№)з", 8О4 ", Р", СГ, Ссі, 2п тощо). 

     Азотні  добрива. Сировиною для виробництва більшості азотних добрив є аміак і азотна кислота, які синтезують з атмосферного повітря або утилізують з газів, що є відходами різних промислових виробництв.

     Залежно від того, в якій формі перебуває  азот у добривах, їх поділяють на:

     -     нітратні (селітри);

     -     амонійні;

     -     амонійно-нітратні;

     -     амідні.

     Крім  того, існують інші форми азотних добрив - аміакати, вуглеаміакати, повільно діючі важкорозчинні азотні добрива - сечовинно-формальдегідні, сечовинно-ацетатальде-гідні, оксаміди тощо.

     Азотні  добрива в багатьох випадках підкислюють  або підлужують ґрунтовий розчин, що є результатом їхньої фізіологічної кислотності або лужності. Прикладом фізіологічно кислих добрив є традиційні азотні добрива - аміачна селітра (№^0₃) та сульфат амонію (N114)2804), фізіологічно лужних - натрієва селітра (ТЧаїчЮз).

     Азотні  добрива в якості домішок можуть містити певну кількість мікроелементів: Аs -2,2-120 мг/кг; Вr - 185-716; Сd - 0,05-8,5; Со - 5,4-12; Сr - 3,2-19; Сu - <1-15; Нg - 0,3-2,9; Мо - 1-7; № - 7-34; РЬ - 2-27; 8п - 1,4-16; Sn - 1-42 мг/кг. Вітчизняна аміачна селітра містить: Zn - 0,2 мг/кг, Сu - 0,25, Ni - 0,84, РЬ - 0,05 мг/кг.

     Деякі з цих елементів у невеликих  кількостях можуть позитивно впливати на ріст і розвиток рослин, але систематичне внесення добрив може призвести до нагромадження у ґрунті баластних  елементів, погіршення гігієнічної якості продукції, міграції токсикантів.

     Загальна  характеристика токсичної дії азотних  добрив полягає у негативному  впливі, пов'язаному, насамперед, з наявністю  нітратного азоту. 
 

     Фосфорні  добрива. Фосфорні добрива посідають перше місце серед і мінеральних за вмістом токсичних домішок, що пов'язано з геологічним походженням та хімічною будовою фосфорних руд. Основними компонентами фосфорних руд, що йдуть на виробництво добрив, є фосфорити (осадового походження) і апатити (вивержені мінерали).

     За  ступенем розчинності фосфорні добрива поділяють на водорозинні (простий, подвійний, амонізований, збагачений суперфосфати), не розчинні у воді, але розчинні у цитратному розчині або слабких кислотах (преципітат, знефторений фосфат, плавлений фосфат, мартенівський фосфатшлак), важкорозчинні (фосфоритне та кісткове борошно).

     Залежно від геологічного походження та географічного  положення, фосфорні руди мають різну  кількість домішок важких металів (ВМ) та токсичних елементів. Так, вміст  Ссі у фосфатній сировині (апатити та фосфорити) з різних країн світу коливається у доволі широких межах: СІЛА - 8 мг/кг, Марокко - 22, Ізраїль - 23, Того - 7, Сенегал - 75, Туніс - 30, Південна Африка - 3, Сірія - 8 мг/кг. Кадмій вважають найнебезпечнішим компонентом фосфорних добрив. Прийнято, що кадмій у фосфорних добривах присутній у формі фосфатів різної розчинності.

     У таблиці представлено результати досліджень з визначення якісного і кількісного  складу токсичних домішок у найрозповсюдженіших  у колишньому СРСР фосфорних добривах.

     Вітчизняні  суперфосфати простий і подвійний  характеризуються таким вмістом домішок: Zn - 10,0-12,3 мг/кг, Сu - 18,3-31,2, Ni - 12,9-26,5, РЬ - 21,7-29,0, Сd - 0,25 мг/кг.

     На  особливу увагу заслуговують дані щодо вмісту у фосфорних добривах фтору. Фосфатна сировина різних родовищ містить 11 000 - 40 000 г/т фтору, 50-80% фтору, що міститься у фосфоритах, залишається у фосфорних добривах.

     Фосфорити можуть бути істотним джерелом надходження  у довкілля природно-радіоактивних  важких металів: урану, торію, радію.

     Добрива,  що містять у своєму складі       ²³²Тh  і         ²³⁸U,  мають також домішки радіоактивних Рb і Ро, які входять до радіоактивних родин цих елементів та завжди їх супроводжують. РЬ (плюмбум) і Ро (полоній) становлять помітну частку природного радіоактивного фону організму.

     Фосфорні  добрива можуть бути джерелом радіоактивного радію Rа, що є остеотропним елементом - надовго затримується в організмі та помітно впливає на опромінення скелету й кісткового мозку.

     При виробництві добрив з фосфорних  руд більша частина токсичних елементів переходить у готовий продукт. Так, при одержанні суперфосфатів кадмій повністю залишається у готовому продукті, а при виробництві фосфорної кислоти близько 2/3 кадмію переходить у готовий продукт. Подібну залежність спостерігають і щодо фтору.

     Практично 50-80% фтору, що надходить з фосфатною  сировиною, залишається у добривах і, на відміну від природних фосфорних  руд, де фтор перебуває у складі нерозчинного апатиту або фтористого кальцію, добрива містять розчинні сполуки  фтору.

     Токсичні  елементи, які надходять у ґрунт  з фосфорними добривами, під впливом  комплексу факторів беруть участь у  іонообмінних реакціях. їхня розчинність, рухомість, міграційна здатність та біодоступність, здебільшого, значно підвищуються, що свідчить про їхню більшу токсикологічну небезпечність.

     Калійні добрива. Сировиною для виробництва калійних добрив є природні калійні солі. Усі родовища поділяють на хлоридні й сульфатні. У свою чергу, калійні добрива бувають хлоридними (хлористий калій, змішані солі) та сульфатними (сульфат калію, калімагнезія, калійно-магнезіальний концентрат тощо).

     За  умовами виробництва калійні  добрива поділяють на концентровані (продукти промислової переробки калійних руд) - хлористий та сірчанокислий калій, сульфат калію-магнію (калімагнезія), калійно-магнієвий концентрат; сирі калійні солі (розмолоті калійні руди) - каїніт, сильвініт; калійні солі, що одержують змішуванням сирих калійних солей з концентрованими. Умови виробництва визначають якісний і кількісний склад домішок у калійних добривах.

     За  характером дії майже усі калійні  добрива хімічно або фізіологічно кислі.

     Так, при внесенні 1 кг К₂0 в ґрунт водночас надходить 0,9-5,2 кг хлору та 0,2-2,5 кг Nа₂0.

     Небезпеку можуть являти також токсичні домішки, які містяться у калійних добривах, про що свідчать результати оцінки хлористого калію: Zn - 3,1 мг/кг, Сu - 8,7, Ni - 4,3, РЬ - 8,7, Сd - 0,25 мг/кг. 
 

     Вміст токсичних домішок у калійних добривах

 

     Внесення  калійних добрив під осінню оранку є позитивним для сільськогосподарських  культур, але негативні для довкілля - відбувається забруднення ґрунтових  і поверхневих вод внаслідок  горизонтальної та вертикальної міграції токсичних елементів.

     Комплексні  добрива.

     Поділяють їх на подвійні (містять два компоненти - РК, NP, NС) і потрійні (NPК); залежно від способів одержання - на складні, комбіновані та змішані.

     Складні - являють собою єдину хімічну формулу, характеризуються високою концентрацією елементів живлення. До них відносять амофос, діамофос, калійну селітру, магній амоній фосфат, поліфосфати.

     Комбіновані або складно-змішані  добрива містять не менше двох елементів живлення, що одержують в єдиному технологічному процесі. До них відносять нітрофоски.

     Існують     сульфатні,     сірчанокислі,     фосфатні     нітрофоски;          нітроамофос, нітроамофоска, карбоамофоска; фосфат сечовини; аміди фосфору або амонійні солі поліфосфорної кислоти; амонізований суперфосфат; змішані добрива - сухим змішуванням двох або більше простих добрив.

     Для цього можуть бути використані сечовина, аміачна селітра, простий та подвійний  суперфосфат, амофос, хлористий калій  та ін.

     Особливості впливу на ґрунт та склад домішок визначатимуть вихідні компоненти таких добрив.

     Комплексні  добрива можуть містити доволі високу кількість мікроелементів у тому числі токсичних. Найчистішими є  азотні і калійні добрива. На відміну  від простих мінеральних добрив, комплексні характеризувалися дещо вищим вмістом токсичних елементів.

     Складні та комбіновані мінеральні добрива  поряд з валовими формами, можуть містити доволі високу кількість  рухомих форм токсичних домішок, якісний і кількісний склад яких залежить від вихідної сировини та особливостей технології виготовлення добрив. 

     Вміст токсичних домішок  у складних і комплексних  добривах, що вилучається 0,1 N НС мг/кг