CC BY
0Процессы и машины агроинженерных систем
УДК 631.3 Код ВАК 4.3.1
ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
К.М.Потетня1* 1ФГБОУ ВО Уральский ГАУ, Екатеринбург, Россия *E-mail: gto992@mail.ru
Аннотация. В этом обзоре, направленном на выявление проблем окружающей среды и здоровья, вызванных неправильным внесением удобрений, даются рекомендации по решению этих проблем. Раскрываются проблемы, вызванные слишком большим количеством удобрений и к чему это приводит. Приводятся факторы влияющие на качество применения удобрения и последствия его не своевременного применения.
Ключевые слова: химические удобрения, органические удобрения, полезные вещества, калий, фосфор, азот.
THE IMPACT OF CHEMICAL FERTILIZERS ON THE ENVIRONMENT
K.M.Potetnya1* 1Ural State Agrarian University, Yekaterinburg, Russia *E-mail: gti992@mail.ru
Annotation. This review, aimed at identifying environmental and health problems caused by improper fertilization, provides recommendations for solving these problems. The problems caused by too much fertilizer and what it leads to are revealed. The factors influencing the quality of fertilizer application and the consequences of its not timely application are given.
Keywords: chemical fertilizers, organic fertilizers, useful substances, potassium, phosphorus, nitrogen.
Постановка проблемы (Introduction)
Современному обществу, чтобы удовлетворить растущую потребность в продуктах питания,
требуется сельхоз угодий на единицу населения для достижения максимальной эффективности и
высокого качества продукта. Известно, что питание растений является одним из наиболее важных
факторов для контроля продуктивности и качества сельскохозяйственной продукции. Содержание
питательных веществ в почве влияет на качество урожая. На старых сельскохозяйственных землях почва
бедна питательными веществами. Поэтому производители удобряют почву, борются с вредителями,
проводят орошение, чтобы сделать почву более эффективной. Внесение удобрений среди этих видов
деятельности всегда остается приоритетом. Исследования показали, что чрезмерное применение
удобрений является причиной необходимости земель за пределами тех что уже освоены людьми.
Чрезмерное и бездумное удобрение, засоленность почвы, накопление тяжелых металлов, загрезнение
воды и накопление нитратов, загрязнения воздуха газами, содержащими азот и серу, что может привести
к таким проблемам, как парниковый эффект. В этом обзоре, направленном на выявление проблем 42
окружающей среды и здоровья, вызванных неправильным внесением удобрений, даются рекомендации по решению этих проблем [1,4,7].
Методология и методы (Methods)
Внесение удобрений повышает эффективность и обеспечивает лучшее качество роста продуктов в сельском хозяйстве. Неорганические удобрения в основном содержат фосфатные, нитратные, аммонийные и калийные соли. Промышленность по производству удобрений в качестве потенциального источника считается источником природных радионуклидов и тяжелых металлов. Она содержит подавляющее большинство тяжелых металлов, таких как Hg, Cd, As, Pb, Cu, Ni и Cu; природные радионуклиды, такие как 238U, 232Th и 210Po. Однако в последние годы потребление удобрений во всем мире увеличилось в геометрической прогрессии, что вызывает серьезные экологические проблемы. Внесение удобрений может повлиять на накопление тяжелых металлов в почве и растительной системе. Растения поглощают удобрения через почву и попадают в пищевую цепочку. Таким образом, внесение удобрений приводит к загрязнению воды, почвы и воздуха. На примере использование химических удобрений в Турции ниже, чем в развитых и многих развивающихся странах. Химические удобрения, используемые на гектар в Турции (N+P+K), определяются как 100,4. [6]
Эти значения составляют
665,5 в Нидерландах;
624,8 в Египте;
373,2 в Японии;
301,5 в Китае;
287,5 в Великобритании;
205,4 в Германии;
180,1 во Франции;
160.8 в США;
126,4 в Италии;
121,4 в Индии;
115,4 в Греции и
106.9 в Индонезии кг/га соответственно.
Результаты (Results)
Влияние химических удобрений на загрязнение воды.
В настоящее время люди осознают вредное воздействие использования азотных удобрений на окружающую среду. Азот в сельскохозяйственных районах попадает в водную среду тремя путями: дренажом, вымыванием и стоком. Вымывание нитратов особенно связано с сельскохозяйственными методами, такими как внесение удобрений и культивация. Орошаемые сельскохозяйственные угодья в некоторых засушливых и полузасушливых регионах, повышенное накопление нитратов в используемой
почве и наряду с испарением воды. В зависимости от условий, накопленный нитрат вымывается в различных количествах. В почве удобрения превращаются в нитраты путем нитрификации микроорганизмами. Из-за отрицательно заряженных нитратов может попасть в грунтовые воды. Даже в идеальных условиях растения используют 50% азотных удобрений, вносимых в почву, теряют 2-20% на испарения, 15-25% реагируют с органическими соединениями в глинистой почве, а оставшиеся 2-10% смешиваются с поверхностными и грунтовыми водами. Большинство азотистых удобрений не являются абсорбируемыми продуктами и взаимодействуют как с подземными, так и с поверхностными водами. Проблему нитратов в подземных водах следует рассматривать в глобальном контексте. 22% посевных площадей в Европе для международной рекомендуемой концентрации нитратов в дождевой воде 11,3 мг/л) выше. В европейских странах значение концентрации N03-^ составляет 23 мг/л, а в США - 45 мг/л. Концентрация N03 и ^Нд , Ноттингем, Великобритания, превышает установленные пределы. Под городом Ноттингем находится неограниченный водоносный горизонт Шервуд, который уязвим к загрязнению из различных источников, возникающих в результате городской и промышленной деятельности региона. Глубокие подземные воды повсюду содержат низкие концентрации аммония (менее 0,3 мг/Н/л), однако значительно более высокие концентрации нитратов (от менее 1,0 мг/Н/л до 28,0 мг/Н/л). Аналогичные высокие концентрации N03 и ^Нд также были зарегистрированы в США. Согласно исследованиям, проведенным в скважинах, используемых на фермах в Онтарио, Канада, было обнаружено, что примерно в 14% скважин концентрация N03-^ превышает предельные значения. В Антальском регионе Кумлука исследование по определению содержания нитратов в колодезной воде N03 2,46-164,91 мг/л меняется, и было заявлено, что область примерно на 50% загрязнена нитратами в колодезной воде. Полученные результаты показали, что содержание N03 в колодезных водах региона изменилось с 2,46 до 164,91 мг/л, содержание КШ с 2,35 до 7,22 мг/л, содержание [Ы03-К]+ [КНд-К] с 2,84 до 40,02 мг/л.
Содержание N03 в 50% колодезных водах превышало 45 мг/л, что было принято за критическое значение для загрязнения вод N0^ Средняя концентрация нитратов в подземных водах составила 40,0 мг/л; 34,2% концентрации нитратов в пробах были выше 45 мг/л - верхнего предела стандартов питьевой воды. Сельскохозяйственная деятельность увеличивает концентрацию нитратов как в подземных, так и в поверхностных водах. Нитрат является наиболее распространенной формой растворенного азота в подземных водах. Однако его можно найти в виде нитрита (N02 -), азота (N2), оксида азота (N20) и органического азота. Нитраты из питьевой воды всасываются в желудочно-кишечном тракте за 4-12 часов и выводятся почками. Этот механизм, а также слюнные железы могут концентрировать нитрат. В результате во рту в анаэробной среде образуется нитрит. В недавних исследованиях было выявлено сильное канцерогенное действие этих соединений. Одним из наиболее важных негативных последствий интенсивного использования удобрений является загрязнение воды. Повышенное количество соединений
азота и фосфора в воде в результате увеличения количества высших водных растений и образования водорослей и ухудшения качества воды и водной среды.[3,4]
Влияние химических удобрений на загрязнение почвы
Воздействие химических удобрений на почву не сразу очевидно. Потому что почвы обладают сильной накопительной способностью благодаря своим компонентам. Токсичные вещества накапливаются в овощах и вызывают негативные последствия для людей и животных, которые их едят. Структура почвы в продуктивности сельского хозяйства очень важна, и она рассматривается как индикатор. Несознательное внесение удобрений в почву, так же как и ухудшение структуры, вызвано промышленными выбросами. Особенно NaNOз, NH4NOз, KCI, K2SO4, МШО. Высокий уровень удобрений, содержащих натрий и калий, оказывает негативное влияние на почву, рН, ухудшение структуры почвы, а также усиливается эффект кислотного орошения. Постоянное применение кислотообразующих азотных удобрений вызывает снижение рН почвы, известкование, если его не проводить, предотвращает снижение продуктивности полевых культур. Базовое внесение удобрений в почву приводит к повышению рН. Сегодня 85% территории опустилось ниже pH 4, который считается критическим уровнем. В Невшехире за последние двадцать пять лет в результате азотной подкормки картофеля, выращенного в 100-кратном повышении кислотности почвы, рН упал до 2. Кроме того, большее количество азотистых удобрений ограничивает активность нитрифицирующих бактерий. Учитывая, что большое количество калийных удобрений в почве Ca и Fe с Zn нарушают баланс питательных веществ растениями и препятствуют их поступлению. Однако негативное воздействие на организмы, учитывая разнообразие червей и почвенных клещей, имело разрушительный и летальный эффект.
Влияние химических удобрений на загрязнение воздуха
При чрезмерном применении химических удобрений это приводит к загрязнению воздуха выбросами оксидов азота (N0, N2O, NO2). В настоящее время в атмосфере есть некоторые газы. Их названия - водяной пар, углекислый газ, метан, сероводород (Н^) с хлор-фторуглеродами, такими как галоновые газы, связанные с этими соединениями. Также есть некоторые газы в нижних слоях тропосферного озона. Эти газы вносят свой вклад в парниковый эффект. В глобальном масштабе содержание N20 в атмосфере увеличивается с 0,2 до 0,3% каждый год. Известковые и щелочные почвы, особенно внесенные в структуру поверхности почвы и аммонийные удобрения с мочевиной, могут привести к испарению ЫНз. Выброс аммиака из удобренных земель приводит к осаждению на экосистемы и повреждению растительности.. ЫНз может окисляться и превращаться в азотную кислоту и серную кислоту после химических превращений. Кислотные дожди могут повредить растительность. Кроме того, это может повредить организмам, которые обитают как в озерах, так и в водохранилищах.[1,2,5]
Обсуждение и выводы (Discussion and Conclusion)
В течение следующих 3 0 лет для получения большего количества продуктов будет использоваться больше удобрений. Чрезмерное использование химических удобрений в сельском хозяйстве приведет к большому количеству экологических проблем, поскольку некоторые удобрения содержат тяжелые металлы (например, кадмий и хром) и высокие концентрации радионуклидов. Позже эти удобрения в агроэкосистеме становятся основным источником тяжелых металлов и радионуклидов в растениях, а некоторые приводят к накоплению неорганических загрязняющих веществ.
Проблемы, вызванные слишком большим количеством удобрений:
• Количество нитратов может увеличиться в питьевой воде и реках в результате высокого уровня использования азотных удобрений.
• Количество фосфата может увеличиться в питьевой воде и реках в результате переноса фосфорсодержащих удобрений с поверхностным стоком.
• Высокий уровень азотных удобрений, используемых растениями, выращенными на почвах. Происходит вредное накопление NO3 и NO2.
Сегодня использование удобрений рассматривается как необходимая сельскохозяйственная технология. Потому что почва восстанавливает питательные вещества. Однако сначала следует тщательно провести анализ почвы. После этого в почву следует внести удобрение. Следует определить структуру и химический состав почвы и выбрать наиболее подходящий тип удобрений. В противном случае следует учитывать, что ошибки в удобрении приведут к потере энергии и финансов. Подкормку следует проводить вовремя. Например, обильные осадки по сезонам, внесение удобрений, вода для внесения удобрений смешается с окружающей почвой путем вымывания. По этой причине удобрения будут теряться из почвы, а также загрязняться окружающая вода.[2,7]
Библиографический список
6. Потетня К.М. Обзор целесообразности применения рабочих органов с одновременным внесеньем различных составов удобрений // В сборнике: Системная интеграция научных 8 знаний. Сборник трудов Международной научно-практической конференции, посвященной дню инженера-механика. 2020. С. 126-128.
7. Садов А.А., Потетня К.М., Устюгов А.Д., Носков А.И. Проект дистанционного комплекса измерения почвенных показателей как инструмент цифровизации сельского хозяйства // Научно-технический вестник технические системы в АПК. 2020. № 2 (7). С. 45-51.
8. Потетня К.М., Садов А.А., Вырова О.М., Панков Ю.В. Роль и виды удобрений в сельском хозяйстве // Научно-технический вестник технические системы в АПК. 2019. № 5 (5). С. 25-33.
9. Потетня К.М., Садов А.А., Механизация процесса внесения жидких удобрений в капельно-воздушном виде // Сборник трудов международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. 2021. С. 241-243.
10. Потетня К.М. Возможность внесения жидких комплексных удобрений в виде жидкостной воздушной смеси в почву при сплошной культивации // В сборнике: Направления развития технического сервиса. Материалы Всероссийской студенческой научно-практической конференции. 2021. С. 87-91.
11. Потетня К.М., Выровыа О.М. Тестирование и дезактивация загрязненных почв от гербицидных остатков // Научно-технический вестник технические системы в АПК. 2021. № 1 (9). С. 1119.
12. Потетня К.М., Садов А.А. Факторы, влияющие на реакцию пшеницы на внесение азотных удобрений // Научно-технический вестник технические системы в АПК. 2021. № 1 (9). С. 28-34.
References
1. Potetnya K.M. Review of the feasibility of using working bodies with simultaneous application of various fertilizer compositions // In the collection: System integration of scientific 8 knowledge. Proceedings of the International Scientific and Practical Conference dedicated to the Day of the Mechanical Engineer. 2020. pp. 126-128.
2. Sadov A.A., Potetnya K.M., Ustyugov A.D., Noskov A.I. The project of a remote complex for measuring soil indicators as a tool for digitalization of agriculture // Scientific and Technical Bulletin of technical systems in agriculture. 2020. No. 2 (7). pp. 45-51.
3. Potetnya K.M., Sadov A.A., Vyrova O.M., Pankov Yu.V. The role and types of fertilizers in agriculture // Scientific and Technical Bulletin of technical systems in agriculture. 2019. No. 5 (5). pp. 25-33.
4. Potetnya K.M., Sadov A.A., Mechanization of the process of applying liquid fertilizers in drip-air form // Proceedings of the international scientific and practical conference of students, postgraduates and young scientists. 2021. pp. 241-243.
5. Potetnya K.M. The possibility of applying liquid complex fertilizers in the form of a liquid air mixture to the soil during continuous cultivation // In the collection: Directions of technical service development. Materials of the All-Russian Student Scientific and Practical conference. 2021. pp. 87-91.
6. Potetnya K.M., Levy O.M. Testing and decontamination of contaminated soils from herbicidal residues // Scientific and Technical Bulletin of technical systems in AGRICULTURE. 2021. No. 1 (9). pp. 1119.
7. Potetnya K.M., Sadov A.A. Factors influencing the reaction of wheat to the introduction of nitrogen fertilizers // Scientific and Technical Bulletin of technical systems in AGRICULTURE. 2021. No. 1 (9). pp. 28-34.
