Екологічні аспекти застосування мінеральних добрив та хімічних препаратів у сільському господарстві

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Львівський національний університет  імені Івана Франка

Хімічний факультет

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат на тему:

«Екологічні аспекти застосування мінеральних добрив та хімічних препаратів у сільському господарстві»

 

 

 

Підготувала студентка

групи ХМХ-42с

Струк В.М

Викладач:

доцент  Герцик О.М.

 

 

 

 

 

 

 

 

Львів-2012

 

Зміст:

 

Вступ

1. Мінеральні добрива та їх класифікація
2. Негативні наслідки використання мінеральних добрив
3. Заходи попередження негативного впливу мінеральних добрив

на довкілля

4. Пестициди та їх класифікація
5. Негативні наслідки використання пестицидів
6. Шляхи зниження шкідливого впливу отрутохімікатів
7. Ефективна біологічна або органічна система землеробства

Висновки

Список використаної літератури

 

 

Вступ

 

Впровадження промислових технологій вирощування сільськогосподарських культур неможливо без застосування гербіцидів, інсектицидів, фунгіцидів та інших пестицидів – діючих засобів в боротьбі з бур'янами і шкідниками, звільнюючи людину від малопродуктивної ручної праці. Мінеральні добрива, які вміщують макро- і мікроелементи, поряд з іншими факторами життєзабезпечення рослин дозволяє одержати високі врожаї, підвищити ефективність використання землі. В зв'язку з чим у всіх інших розвинутих країнах світу широкого розвитку набули хімічна промисловість, яка виробляє для сільського господарства добрива та хімічні препарати в необхідному асортименті. Та й найбільш ефективним методом у боротьбі з хворобами і шкідниками рослин, а також бур’янами, є хімічний метод, що забезпечує надійний захист врожаю і є високо економічним.

Але хімізація сільського господарства супроводжується процесами  забруднення природного середовища продуктами небезпечними для життя  живих організмів, включаючи людину.

Небезпека полягає в  тому, що при недотриманні техніки безпеки можливе пряме отруєння хімічними препаратами. Крім того, потрапляючи в ґрунт, воду і атмосферне повітря вони можуть отруювати природне середовище, вносити суттєві зміни в біотипи і організми, що їх населяють. Деякі речовини, особливо ті, що слабо розкладаються, можуть поступово накопичуватись у концентраціях, що перебільшують допустимі норми, і стають небезпечними для життя.

В зв'язку з цим, процесом хімізації треба керувати, щоб  не погіршувати екологічну ситуацію.

 

 

1. Мінеральні добрива та їх класифікація

 

Добривами називають речовини, які вносять у ґрунт для поліпшення його властивостей і умов живлення рослин. Добрива підвищують не тільки урожай, а і його якість, стійкість рослин проти хвороб, сприяють їх швидшому росту і розвитку, збільшують ефективність використання вологи тощо.

За хімічним складом добрива є органічні (гній, компости, торф, сеча та ін.), мінеральні (аміачна селітра, суперфосфат, калійна сіль і ін.), бактеріальні (нітрагін, азотобактерин, фосфоробактерин і ін.).

Мінеральні добрива - це неорганічні речовини, як правило солі, які містять необхідні для рослин елементи живлення.

За конструкцією мінеральні добрива поділяють на прості, комплексні і мікродобрива.

Прості  добрива — це добрива, які містять у своєму складі один поживний елемент (прості азотні, фосфорні, калійні добрива).

Комплексні — містять кілька елементів живлення в складових частинках: повні, або потрійної дії, - містять N, P, K; неповні, або подвійної дії, - містять два елементи, і частіше всього це N і P. Крім того, комплексні добрива поділяються на комплексні складні - поживні елементи входять до складу однієї хімічної сполуки (амофос, калійна селітра) та комплексні складно змішані — добрива, які містять один або два основних елементи живлення, не в одній сполуці, але в одній гранулі (нітрофос, нітрофоска, нітроамофоска та ін.).

Мікродобрива - добрива, які містять мікроелементи і застосовуються у невеликих кількостях (борна кислота, бура, мідний і цинковий купороси тощо).

За характером дії добрива є прямої та опосередкованої дії.

Мінеральні  добрива належать до добрив прямої дії, тобто з ними в ґрунт безпосередньо  вносяться поживні елементи.

У сучасному  сільському господарстві з мінеральних  добрив використовуються прості азотні, фосфорні і калійні добрива, а також комплексні та мікродобрива.

Азотні  добрива. Значення цих добрив зумовлене тим, що азот входить до складу рослинних білків, амінокислот, нуклеїнових кислот та інших життєво важливих сполук. Рослини засвоюють лише мінеральний азот у формі іонів амонію (NH₄⁺) та нітрат-іонів (NO₃^-). За нестачі азоту спостерігається гальмування росту рослин, послаблюється утворення бокових пагонів і коренів, спостерігається дрібнолистковість тощо. Основною зовнішньою ознакою дефіциту азоту є блідо-зелене забарвлення листків, поява некрозів, висихань і відмирань тканин. Для оптимізації азотного живлення рослин у сільському господарстві широко використовуються азотні мінеральні добрива. Майже всі вони, за виключенням натрієвої і кальцієвої селітри, є фізіологічно кислими. Залежно від форми сполуки азоту азотні добрива поділяються на нітратні, амонійні, аміачні, амонійно-нітратні та амідні. У нітратних азотних добривах азот міститься у вигляді аніону азотної кислоти. До таких добрив відносяться натрієва і кальцієва селітри. До амонійних азотних добрив належать хлористий амоній, сульфат амонію, аміачна вода, безводний аміак, аміакати, які містять азот у формі катіону амонію і аміаку. Основним амонійно-нітратним азотним добривом є аміачна селітра, яка містить азот у формі іонів амонію та нітрат-іонів. Амідні добрива містять азот в амідо- та аміносполуках. До них відносяться сечовина та ціанамід кальцію. Окрему групу азотних добрив складають карбідо-аміачні суміші (КАС) та вуглеамонійні солі (ВАС). Найбільш поширеними азотними добривами в сучасному сільськогосподарському виробництві є аміачна вода, аміачна селітра та інші. За багаторазового внесення може підкислюватись ґрунт.

Фосфор, як і азот, — важливий елемент живлення рослин, який засвоюється ними у формі фосфат-іонів (PO₄^3-) та ортофосфату H₂PO₄^-. Більша ж частина сполук фосфору знаходиться у важкорозчинній формі, що обмежує їх засвоєння рослинами. Фосфор у рослинному організмі входить до складу білків, нуклеїнових кислот, фосфоліпідів, фосфорних ефірів цукрів, нуклеотидів (АТФ, НАДФ), вітамінів тощо. Зовнішніми ознаками нестачі фосфору є синювато-зелене з бронзовим відтінком забарвлення листків, які стають дрібними та вузькими, гальмується ріст та дозрівання урожаю. За ступенем розчинності фосфорні добрива поділяють на три групи: водорозчинні (суперфосфати); нерозчинні у воді і добре розчинні в слабких кислотах і лугах (фосфатшлак, знефторений фосфат, преципітат); нерозчинні у воді і важкорозчинні в слабких кислотах (фосфоритне та кісткове борошно). Найбільш поширеними з цих добрив у сучасному сільському господарстві є простий суперфосфат (Ca(H₂PO₄)₂) - містить 14-20% засвоюваного фосфору, подвійний суперфосфат містить 42-49%. засвоюваного фосфору, фосфоритне борошно(Ca₃(PO₄)₂) тощо.

У сільськогосподарському виробництві використовуються сирі калійні добрива — сильвініт(KCl + NaCl)- вміст діючої речовини 12-18%, каїніт та концентровані - хлористий калій (містить від 54 до 62,5% калію), калійна сіль(KCl з домішкою NaCl), сірчанокислий калій, калімагнезія та ін.

Промисловість випускає і комплексні добрива (містять N, P, K) (нітрофоска, нітроамофоска), неповні (містять два поживних елементи - переважно N, P (амофос(NH₄H₂PO₄), нітрофос, нітроамофос), а також рідкі комплексні добрива, які можуть бути як повними, так і неповними та пресовані — найчастіше фосфорно-калійні.

В зв'язку з широким  використанням мінеральних добрив порушуються питання про забруднення  оточуючого середовища.

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Негативні наслідки використання мінеральних добрив

 

Із року в рік кількість використовуваних в сільському господарстві мінеральних добрив зростає. Тому постає питання можливих негативних наслідків їх використання. Як показують більшість досліджень, негативні наслідки використання мінеральних добрив зумовлені лише недотриманням науково обґрунтованих принципів їх виробництва, транспортування та використання. Так, систематичне використання кислих добрив, переважно азотних, може призводити до підвищення кислотності ґрунтів, а довготривале використання добрив одного класу може призводити до накопичення в ґрунтах аніонних залишків, зокрема сульфатів, хлоридів тощо, що є причиною засолення ґрунтів. Нажаль, цими негативними наслідками, не обмежується можливий згубний вплив мінеральних добрив на довкілля при їх нераціональному використанні.

Сьогоднішній спосіб використання мінеральних добрив забезпечує засвоєння рослинами до 50% діючих речовин, а решта виноситься за межі орних земель і забруднює об’єкти довкілля, передусім поверхневі водойми. Наслідки цих процесів залежать від виду мінеральних добрив.

Забруднення довкілля фосфорними добривами є незначним, внаслідок їх малої рухливості в природному середовищі. Проте, фосфорні добрива вносяться на ранніх вегетативних періодах рослин, навіть на замерзлий ґрунт, тому внаслідок ерозії ґрунтів можливе потрапляння фосфорних добрив у природні водойми та водосховища. При цьому, спостерігається масове розмноження одноклітинних водоростей - “цвітіння” і, як наслідок, евтрофікація водойм. В придонних шарах можуть створюватись анаеробні умови і, як наслідок, проходить формування сірководневої зони. Крім того, фосфорні добрива є основним джерелом потрапляння на орні землі сполук важких металів та радіонуклідів, що являє певної небезпеки при залученні їх в кругообіг. Тому, використання фосфорних добрив повинно знаходитись під контролем агрохіміків та екологів.

Азотні добрива, внаслідок їх високої рухливості в природному середовищі здатні проникати в ґрунтові води і далі в природні водойми. Потрапляння азотних добрив у водойми, як і фосфорних, викликає “цвітіння” води з всіма наступними наслідками. Але, нітрати є токсичними для всіх теплокровних тварин та риб, тому вода з підвищеним вмістом нітратів являє певну небезпеку. Всесвітня організація охорони здоров’я рекомендує встановити ГДК_В для нітратів на рівні 20-25 мг/дм³ в помірних географічних широтах та 10 мг/дм³ - для тропічних та екваторіальних зон. Така розбіжність у рекомендованому вмісті нітратів у водах зумовлена, очевидно, різною кількістю споживаної, в тому числі і питної, води. В США вміст нітратів в питній воді нормується на рівні 45 мг/дм³, а в Україні - на рівні 50 мг/дм³.

Вода з високим вмістом нітратів має гірко-солений смак, а рослини, для яких нітрати є так званим “депо” Нітрогену, можуть накопичувати значні їх кількості. Так, коренеплоди, зокрема редис та буряк, а також зелені частини рослин, зокрема петрушка, кріп тощо, можуть містити до 1000-3000 мг/кг нітратів. Це являє небезпеку як для людини, так і для тварин, що харчуються рослинами з високим вмістом нітратів.

 Значні кількості азотних добрив втрачаються в процесі ерозії грунтів - від 5 до 25% від внесеної кількості. Особливої небезпеки являє процес нітрифікації, який проходить під впливом нітрифікуючих бактерій. При цьому, нітрати переходять в нітрити, які є більш токсичними і володіють гострою токсичністю для тварин.

Надмірне використання калійних добрив також має ряд негативних наслідків. По-перше, потрапляння Калію в природні водойми викликає зміну катіонного складу води і вона набуває гіркого присмаку. По-друге, зростання концентрації Калію в грунтах може викликати порушення балансу співвідношення Калію і Натрію до Кальцію і Магнію. Таке порушення балансу цих елементів викликає зміну катіонного складу рослин і у тварин, що живляться такими рослинами, спостерігається захворювання - “пасовищна тетанія“.

Перераховані негативні наслідки використання мінеральних добрив, які зумовлені нераціональним їх використанням, не можна порівняти із їх значенням для підвищення врожайності с/г культур. Але, слід вживати заходи по попередженню та зменшенню негативних наслідків використання мінеральних добрив.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Заходи попередження негативного впливу мінеральних добрив

на довкілля

 

По-перше, при визначенні норм внесення мінеральних добрив на орні землі, слід враховувати дані агрохімічних аналізів та біологічні особливості с/г культур, в тому числі і вегетативний період.

По-друге, для запобігання процесів нітрифікації азотних добрив, слід використовувати інгібітори, а азотні добрива не слід застосовувати без їх покриття ґрунтом - запобігання перетворенню на повітрі.

По-третє, правильний підбір препаративної форми добрив з продовженням терміну їх використання, зокрема капсулювання. Це дозволить зменшити міграцію мінеральних добрив в природне середовище.

По-четверте, це використання високочистих концентрованих добрив, що дозволить попередити процеси засолювання ґрунтів та накопичення в них сполук важких металів і радіонуклідів.

По-п’яте, це чергування різних видів мінеральних добрив, які використовуються на одних орних площах.

 І, нарешті, по-шосте, це боротьба з ерозією ґрунтів, що дозволить зменшити міграцію мінеральних добрив в навколишнє середовище.

 

 

4. Пестициди. Класифікація пестицидів

добриво пестицид гербіцид фунгіцид

В ґрунт вносяться  величезні дози мінеральних добрив і фізіологічно активних речовин, до яких слід віднести засоби захисту рослин. Пестициди є одним із важливих елементів інтенсивних технологій, без яких неможливе одержання високих і стабільних урожаїв практично жодної сільськогосподарської культури.

Пестициди — хімікати, які використовуються в сільському господарстві і садівництві для боротьби зі шкідниками (шкідливими або небажаними мікроорганізмами, рослинами і тваринами) . Але хімічні засоби надають лише тимчасову допомогу, оскільки з часом сприяють виробленню стійкості до постійно застосовуваних засобів. Це викликає необхідність використання нових, ще сильніших речовин, які паралельно посилюють негативний вплив на грунт, воду, повітря, якість продукції, на корисну флору і фауну, тим самим прискорюючи процес порушення біологічної рівноваги в природному середовищі. За сучасною класифікацією пестициди поділяються на такі групи: за призначенням, походженням діючого інгридієнта, на основі хімічного складу діючої речовини та за способом потрапляння в організм.