Почва, удобрения, пестициды и наше здоровье

Эколого-химическая характеристика качества почвы определяется следующими данными, важными для практического использования:

• • общее содержание органических соединений (гумуса);
• • содержание азота (аммонийного, нитратного, входящего в органические соединения);
• • содержание «связанной» угольной кислоты (прежде всего карбонаты кальция и магния);
• • содержание питательных для растений элементов (кальций, магний, калий, фосфор и т. д.) с учетом их биологического усвоения:
• • содержание микроэлементов;
• • фракционный и механический состав;
• • величина pH:
• • влагоемкость, гигроскопичность, объем пор и некоторые другие.

Одним из важных факторов антропогенного воздействия на почвенные экосистемы является применение минеральных удобрений.

С ними часто связывают успехи современного сельского хозяйства. Минеральные удобрения обычно подразделяют на азотные, фосфорные, калийные и смешанного типа (сложные). Далее приводим наиболее часто встречающиеся при продаже, в ГОСТах, ТУ, в литературе и т. п. названия удобрений (при продаже, в быту и т. д.). Как правило, эти названия относятся к тривиальной номенклатуре. К азотным удобрениям относятся: калийная KN0₃, натриевая NaN0₃, аммиачная NH₄N0₃ и кальциевая Ca (N0₃)₂ селитры, т. е. нитраты, а также сульфат аммония (NH₄)₂S0₄. К фосфорным: суперфосфат — смесь CaS0₄ и Са (Н₂Р0₄)₂, двойной суперфосфат Са (Н₂Р0₄)₂, преципитат СаНР0₄ • 2Н₂0, фосфоритная мука Са₃(Р0₄)₂. К калийным: поташ К₂С0₃ (входит в состав древесной золы), калийная селитра KN0₃, сильвинит КС1 • NaCl, карналлит КС1 • MgCl₂ • 6Н₂0. К удобрениям смешанного типа относятся: аммофос — смесь NH₄H₂P0₄ и (NH₄)₂HP0₄ (N, Р); калийная селитра KN0₃ (К, Р); нитрофоска — смесь (NH₄)₂HP0₄ с NH₄N0₃, КС1 или K₂S0₄ (N, Р, К).

Почва, на которой выращивают растения, кроме макроэлементов (N, Р, К, S, Mg, Са) должна содержать микроэлементы (Zn, Мп, В, Мо, Со и др.).

Такой элемент, как железо, особенно необходим для тропических и субтропических растений.

Под плодородием почв понимают свойство почвы удовлетворять потребности растений в элементах питания и воде, снабжать корневые системы необходимым количеством воздуха и теплоты.

Для произрастания растений почва должна содержать биогенные элементы: N, Р, К, которые и входят в состав минеральных удобрений.

Желательное отношение N: Р: К в удобрениях лежит в пределах.

1: 1: 1 — 1 :2 :2,5.

Внесение удобрений — необходимое условие ведения современного сельского хозяйства. Около 2/3 урожая сельхозпродукции человек использует для своих нужд.

В итоге в почву возвращается меньше биогенных элементов, чем было накоплено биомассой растений.

В идеале для сохранности почвенных экосистем на поля необходимо вносить количество биогенных элементов, эквивалентное количеству изымаемых из почвы. В действительности это условие выполнить достаточно трудно.

Известно, что далеко не все количество вносимых в почву удобрений достигает растений. Значительная часть таких удобрений теряется, попадает в водные объекты, в атмосферу, внося тем самым дополнительные загрязнения в окружающую человека среду.

У данного вопроса имеется и другой аспект, связанный с повышенным содержанием удобрений в почве.

Рассмотрим эту ситуацию на примере азотных и фосфорных удобрений.

Хорошо известно, что азот необходим для образования новых клеток, синтеза белков, ферментов, хлорофилла. Резкое увеличение и практически неконтролируемое применение азотных удобрений привело в ряде регионов планеты к нарушению природного естественного баланса по азоту.

Повышение содержания нитратов в почве и, соответственно в растениях, овощах и фруктах, питьевой воде, может приводить к следующим отрицательным последствиям.

• 1. При накоплении нитратов в почве, особенно при использовании аммиачных форм азотных удобрений, происходит потеря гумуса, возрастает его минерализация, изменяются микробиологические свойства почвы.
• 2. Чрезмерное применение азотных удобрений, с учетом их последующей трансформации, вызывает повышение содержания N₂0 в атмосфере. Газообразные потери азота за счет денитрификации составляют 24% от суммарного количества азота, введенного на поля.
• 3. Накопление нитратов в почве приводит к повышенному содержанию нитратов и нитритов в овощах и фруктах. В организме человека нитрат-ионы восстанавливаются до нитрит-ионов, способствуя переводу гемоглобина в метгемоглобин (первый содержит двухвалентное железо, второй — трехвалентное).

Метгемоглобин, в отличие от гемоглобина, не способен транспортировать кислород. При увеличении в крови содержания метгемоглобина сначала появляются признаки удушья и цианоза (синюшность), а при дальнейшем повышении — увеличение сердечной недостаточности и смерть.

4. В желудочно-кишечном тракте человека нитриты в кислой среде могут реагировать с аминами, образуя нитрозамины, представляющие собой канцерогенные вещества.

Считают, что не менее 5% злокачественных опухолей возникает из-за повышения содержания нитритов и нитратов в пище. Суточное потребление нитратов не должно превышать 200 мг/л, а нитритов — не больше 20 мг/л.

Важная информация

Следует понимать — где есть нитраты, там могут быть и нитриты.

Большинство фосфорных удобрений, в отличие от азотных, плохо растворимы в воде. Фосфаты малоподвижны в почвенной среде, и как следствие, эффективность их использования меньше, чем азотных удобрений. Лишь малая доля фосфора из фосфорных удобрений усваивается растениями.

Следует знать

Значительная часть фосфорных удобрений в конечном итоге попадает в водоемы, способствуя так называемому цветению воды, которое часто называют биологическим загрязнением гидросферы.

Следует отметить, что избыток фосфора, внесенный в почву в виде фосфорных удобрений, как правило, нетоксичен для живых организмов. Однако при использовании фосфорных удобрений в почве накапливаются нежелательные соединения мышьяка, фтора и некоторые другие, которые содержатся в фосфорных удобрениях в виде примесей.

Подведем некоторые итоги. Итак, мы знаем, что в процессе обработки почвы происходит уменьшение содержания в ней гумуса и минеральных веществ. Поэтому для восполнения их потерь в обрабатываемые земли необходимо, как указано выше, вносить как минеральные, так и органические удобрения. Другое дело — как, когда, в каком виде и сколько вносить.

Важная информация

Перспективными являются удобрения, обладающие пролонгированным действием (способностью постепенно отдавать в почву питательные вещества). С этих же позиций перспективно микрокапсулирование удобрений, заключающееся в покрытии каждой гранулы (капсулы) тонкой полимерной пленкой, постепенно пропускающей в почву содержащиеся в грануле вещества.

Исследования по данному вопросу успешно проводятся в СПбПУ под руководством профессора Г. А. Карапетяна.

С точки зрения здоровья человека большую проблему для него, кроме удобрений, представляют химические средства защиты растений.

К таким средствам в первую очередь относят пестициды, которые все без исключения являются ядами широкого спектра действия. Обычно пестициды подразделяют на инсектициды — химические сродства для борьбы с вредными насекомыми, фунгициды — с грибковыми заболеваниями растений, гербициды химические вещества, применяемые для избирательного или полного уничтожения растительности.

Следует знать

Установлено, что до 97—99% инсектицидов и фунгицидов, а также от 60 до 95% гербицидов, даже при строгом соблюдении всех правил, попадают в почву, воздух и водоемы. Накапливаясь в окружающей среде, они по пищевым цепочкам в природных экосистемах могут многократно увеличивать свою концентрацию в ряде организмов растительного и животного происхождения.

Например, в тканях некоторых рыб и птиц их концентрация при анализах достигала величин в десятки и даже сотни тысяч раз больше, чем в начале пищевой цепи. Сейчас в мире ежегодно регистрируется около полумиллиона случаев отравления людей пестицидами.

Нужная информация

Перед тем как использовать удобрения или пестициды, например, на своем участке, необходимо не только узнать их химический состав, но и па основе полученной информации решить — когда, в каком виде и количествах их применять, нет ли им заменителей и т. д.

В заключение данного раздела приведем современные представления о качестве почвы^[1].

Качество почвы — степень соответствия состава и физикохимических свойств почвы потребностям людей, сельскохозяйственным, строительным и экологическим требованиям. Определяется различными нормативными документами, в том числе предельно допустимыми концентрациями (ПДК) загрязняющих почву веществ.

В этом случае ПДК определяется как максимальная концентрация загрязняющего почву вещества, не вызывающая негативного прямого и косвенного влияния на природную среду и здоровье человека.

По степени возможного отрицательного влияния загрязняющих веществ на почву, растения, животных и другие живые организмы, загрязняющие вещества подразделяются на три класса: высокоопасные, умеренно опасные и малоопасные. Примерами веществ первого класса являются: As, Cd, Hg, Se, Pb, Zn, F₂, бензапирен;

второго — В, Со, Ni, Mo, Си, Sb, Сг; третьего — Ва, V, W, Mn, Sr и др.

В наетоящее время в России действуют ПДК для более 100 веществ в почве и для 70 веществ установлены расчетным путем ориентировочно допустимые концентрации.

• [1] О понятиях качества воздуха и воды см. в параграфах 6.4 и 7.4 соответственно.