Вплив мінерального добрива на екологію ґрунтів Білоцерківського району

3.2.2 Фосфорні добрива

Фосфорні добрива посідають перше місце серед мінеральних за вмістом токсичних домішок, що пов'язано з геологічним походженням та хімічною будовою фосфорних руд [32]. Основними компонентами фосфорних руд, що йдуть на виробництво добрив, є фосфорити (осадового походження) і апатити (вивержені мінерали).

Залежно від геологічного походження та географічного положення, фосфорні руди мають різну кількість домішок важких металів (ВМ) та токсичних елементів (додаток 7).

Так, вміст Cd у фосфатній сировині (апатити та фосфорити) з різних країн світу коливається у доволі широких межах: США - 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. Його кількість залежить від якості сировини і чистоти кислот, які використовують для технологічного процесу. Для обмеження забруднення природного середовища кадмієм у деяких країнах уведено нормативи на вміст цього елемента у добривах. У Росії (як і в Україні) на відміну від інших країн, нормативів на вміст кадмію у добривах не розроблено, хоча ця проблема доволі актуальна - слід забезпечити оптимальні умови живлення рослин і водночас обмежити надходження кадмію з добривами.

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

На особливу увагу заслуговують дані щодо вмісту у фосфорних добривах фтору [26]. Фосфатна сировина різних родовищ містить 11 000 - 40 000 г/т фтору.50-80% фтору, що міститься у фосфоритах, залишається у фосфорних добривах.

1-й тоні елементарного фосфору відповідає у суперфосфаті простому, подвійному та амофосі з Каратау 80, 122 і 165 кг фтору. Найбільша кількість водорозчинного фтору міститься у складних добривах, а у суперфосфаті фтор перебуває, в основному, у вигляді малорозчинних сполук - фторидів кальцію.

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. Вони утворюють органомінеральні сполуки, але їхні розчинність, рухомість, міграційна здатність та біодоступність, здебільшого, значно підвищуються, що свідчить про їхню більшу токсикологічну небезпечність [33].

Фосфорні добрива, здебільшого, мало впливають на зміну кислотно-основних властивостей ґрунтів - вони здатні спричиняти лише слабке підкислення (суперфосфати), або дещо знижувати кислотність ґрунту (преципітат, мартенівський шлам, знефторений фосфат, фосфоритне борошно) [34].

Загальний токсичний вплив солей фосфорної кислоти можливий лише за високих доз. У працюючих тривалий час з фосфорними добривами, виникає астеновегетативний синдром, зміни у периферійній нервовій системі, невралгії та хронічний радикуліт, посилюються хвороби верхніх дихальних шляхів.

Таблиця 6. Зведені показники агроекологічної оцінки застосування фосфорних добрив щодо їх впливу на ґрунт та водні об'єкти

За результатами наших досліджень (табл.6) застосування 100 кг фізичної маси суперфосфатів - простого та подвійного зумовлює найбільше надходження у ґрунт токсичних домішок на одиницю площі порівняно з іншими видами добрив. Так, міді надійде 1830-3120 мг/га, свинцю - 2170-2900 мг/га, нікелю - 1290-2650 мг/га. Не зважаючи на значні надходження токсикантів, час досягнення критичної концентрації перевищує 100 років. Щодо забруднення водних об'єктів, суперфосфат простий зумовлює IV клас забруднення свинцем, III клас забруднення іншими домішками. Суперфосфат подвійний у меншій мірі, ніж суперфосфат простий, забруднює ґрунт (внаслідок меншої кількості баластних речовин), забруднення води відповідає III класу по більшості токсичних речовин.

3.2.3 Калійні добрива

Сировиною для виробництва калійних добрив є природні калійні солі. Усі родовища поділяють на хлоридні й сульфатні. Умови виробництва визначають якісний і кількісний склад домішок у калійних добривах.

Основною сировиною для виробництва хлоридних калійних добрив слугує сильвініт, що є сумішшю (агломерат) сильвіну (КСl) і галіту (NaCl), які містять 12-15% К2О. Сульфатні калійні добрива одержують із мінералів каїнітових, лангбейнітових та змішаних лангбейніто-каїнітових порід, а також із алунітів.

Катіони калію при обмінному поглинанні ґрунтом водночас витісняють із ҐВК еквівалентну кількість інших катіонів - водню, алюмінію, кальцію, магнію, марганцю та ін., що відбивається на реакції ґрунтового розчину. За характером дії майже усі калійні добрива хімічно або фізіологічно кислі. Із водного розчину рослини значно інтенсивніше вживають іони К+, ніж супутні аніони С1- або SO42-.

З екотоксикологічної точки зору, калійні добрива можуть являти певну небезпеку довкіллю не лише тому, що впливають на реакцію ґрунтового середовища, а й тому, що містять у своєму складі доволі значні домішки хлору, натрію, магнію та сульфат-іонів. Так, при внесенні 1 кг К2О в ґрунт водночас надходить 0,9-5,2 кг хлору та 0,2-2,5 кг Na2O.

Рухомість ґрунтових катіонів підвищується із внесенням хлористих солей, оскільки жоден з них не утворює з аніоном хлору нерозчинних солей, що є причиною вимивання з ґрунту підвищених кількостей кальцію і магнію.

При значному вмісті у ґрунтовому вбирному комплексі одновалентних катіонів калію та натрію погіршується структура ґрунту; здатність утворювати ґрунтові колоїди у натрію вище, ніж у калію.

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, Pb - 8,7, Cd - 0,25 мг/кг. Такі кількості токсичних домішок зумовлять надходження у ґрунт міді та свинцю по 870 мг/га, цинку та нікелю - 300-400 мг/га. Концентрації забруднювачів у воді зумовлять забруднення на рівні ІІ - ІІІ класу.

Сульфат калію містить вищі концентрації домішок у розрахунку на одиницю маси добрива, тому й надходження токсикантів у ґрунт вищі порівняно з хлористим калієм. Найбільшу загрозу являє забруднення кадмієм - 100 мг/га ґрунту та 3,3 мкг/л води (ІV клас - брудні води).

Таблиця 7 Зведені показники агроекологічної оцінки застосування калійних добрив щодо їх впливу на ґрунт та водні обєкти

3.2.4 Комплексні добрива та мікродобрива

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

Комплексні добрива можуть містити доволі високу кількість мікроелементів у тому числі токсичних. Аналіз 100 проб мінеральних добрив різних заводів на вміст 9 елементів: Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn, As, Cd показав, що найчистішими є азотні і калійні добрива. На відміну від простих мінеральних добрив, комплексні характеризувалися дещо вищим вмістом токсичних елементів. Вміст їх у нітрофосці становить: Sr - 10, Pb - 12, F - 212, В - 0,5, Y - 4, Вг - 0,6, Nb - 2, Zr - 6, в амофосі - Zn - 13,6-14; Cu - 2,5-7,4; Pb - 6,2-7,0; Cd - 0,2-0,5 мг/кг.

Як видно з даних таблиці, внесення 100 г амофосу зумовить надходження 1400 мг/га цинку, 500 мг/га міді, 36 мг/га кадмію. Водні об'єкти перебуватимуть на рівні, що відповідає ІІ- ІІІ класу забруднення.

Таблиця 8. Зведені показники агроекологічної оцінки застосування амофосу щодо його впливу на ґрунт та водні об'єкти

Мікродобрива. До складу мікродобрив входять мікроелементи, необхідні для нормального розвитку рослин - В, Zn, Mo, Cu, Co, Mg та ін. Для ефективного використання мікродобрив у землеробстві, слід виключити можливість передозування. Якщо для основних макроелементів рівень безпечних концентрацій у ґрунтовому розчині доволі широкий, то для мікроелементів - оптимальний або нешкідливий інтервал концентрацій, доволі вузький. Перевищення необхідних концентрацій може призвести до підвищення вмісту мікроелементів у сільськогосподарській продукції і негативного впливу на довкілля. Мікродобрива рекомендують використовувати лише тоді, коли вміст мікроелементів у рослинах становить: Мn і Zn < 25 мг/кг, Cu < 6, В < 10, Мо < 0,2 мг/кг.

3.3 Агроекологічна характеристика нових видів мінеральних добрив

3.3.1 Агрофоска (АФК) директивної дії

Нове фосфорне добриво, яке виготовляють з вітчизняної природної фосфоритної сировини Новоамвросіївського родовища Карпівського кар'єру (Донецька обл) методом фізичного збагачення без хімічної переробки (табл. .9). Принципова технологія збагачення включає дезінтеграцію руди, грохочення, знешламлювання, мокру магнітну сепарацію митих пісків, електричну сепарацію, суху магнітну сепарацію.

Одержані результати розрахунків (табл.10) показали, що застосування АФК не призведе до забруднення верхніх шарів грунту ВМ (Cd, Pb, Zn, Cu, Ni). Водночас, розрахунок Тк за вмістом фтору свідчить про реальну можливість забруднення ґрунту цим елементом протягом 50 років застосування: при вмісті фтору 16 000 мг/кг час досягнення критичної концентрації цього елементу у ґрунті становить 45 років. Оцінка потенційної небезпечності АФК за вмістом фтору відповідає ІІІ класу небезпечності. Це вимагає регламентації F- при виробництві добрива та особливої уваги при його застосуванні.

Таблиця 9. Вміст хімічних елементів у фосфорному добриві АФК

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5