Воздействие сельского хозяйства на окружающую среду

-чередование применения  токсикантов с неодинаковым механизмом действия. Такой способ внесения химических средств борьбы предотвращает появление устойчивых форм вредителей. Для большинства культур рекомендуют 2-3 препарата с неодинаковым спектром действия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА III. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ

3.1 Использование минеральных удобрений

Для своего развития растения нуждаются в определенном количестве биогенных веществ (соединений азота, фосфора, калия и др.), обычно поглощаемых из почвы. В естественных экосистемах биогены, ассимилированные растительностью, возвращаются в почву в результате процессов деструкции в круговороте вещества: разложения плодов, растительного опада, отмерших побегов, корней и пр. Некоторое количество соединений азота фиксируется бактериями из атмосферы. Часть биогенов привносится с осадками. На отрицательной стороне баланса находятся инфильтрация и поверхностный сток растворимых соединений биогенов, их вынос с почвенными частицами в процессе эрозии почвы, а также преобразование соединений азота в газообразную фазу с уходом ее в атмосферу.

Сельское хозяйство нарушает естественный, практически замкнутый баланс биогенов. Ежегодный урожай уносит часть биогенов, содержащихся в произведенном продукте. В агроэкосистемах скорость выноса питательных веществ на 1-3 порядка больше, чем в природных системах, причем чем выше урожай, тем относительно больше интенсивность выноса, следовательно первоначальный запас питательных веществ в почве может израсходоваться сравнительно быстро.

Всего в мире с урожаем зерна выносится, например, около 40 млн. т азота в год, или примерно 63 кг на 1 га площади зерновых. Отсюда следует необходимость применения удобрений для поддержания плодородия почвы и повышения урожаев, так как при интенсивном земледелии без удобрений плодородие почвы снижается уже на второй год. Обычно применяются азотные, фосфорные и калийные удобрения в различных формах и сочетаниях, в зависимости от местных условий. В то же время, применение удобрений маскирует деградацию почв, заменяя естественное плодородие на плодородие, базирующееся в основном на химических веществах.

Влияние на литосферу, гидросферу, атмосферу растительный и животный мир.

Наряду с положительными эффектами, удобрения создают также экологические проблемы, в особенности в странах с высоким уровнем их применения.

При удобрении почв нитратными удобрениями происходит их постепенный перенос в поверхностные водные объекты и подземные воды. Концентрация нитратов в воде, стекающей с полей, обычно находится между 1 и 10 мг/л, а с нераспаханных земель она на порядок меньше. По мере роста массы и продолжительности применения удобрений, все большее количество нитратов попадает в поверхностные и подземные воды, делая их непригодными для питья. Если уровень применения азотных удобрений не превышает 150 кг/гa в год, то в природные воды попадает примерно 10% от объема применяемых удобрений. В особенности серьезна проблема загрязнения подземных вод после того, как нитраты попали в водоносный горизонт.

Смыв фосфора со склонов в процессе почвенной эрозии составляет не менее 50 млн. т в год. Эта цифра сравнима с годовым объемом промышленного производства фосфорных удобрений. По некоторым оценкам в 1990 г. 33 млн т фосфора было вынесено реками в океан, сколько было внесено на поля. Фосфор перемещается под воздействием силы тяжести, главным образом с водой, преимущественно с континентов в океаны, и это ведет к хроническому дефициту фосфора на суше и к еще одному глобальному геоэкологическому кризису.

Водная эрозия, унося почвенные частицы, переносит также содержащиеся в них и адсорбированные на них соединения фосфора и азота. Если они попадают в водные объекты с замедленным водообменом, улучшаются условия для развития процесса эвтрофикации.

Использование минеральных удобрение вызывает сильные сдвиги в биогеохимических круговоротах.

Избыток азота может изменить кислотность почв, а также содержание в них органического вещества, что может привести к дальнейшему выщелачиванию питательных веществ из почвы и ухудшению качества природных вод. Образующаяся закись азота обладает парниковым эффектом и является одним из факторов разрушения озонового экрана в атмосфере, играющего защитную роль в предохранении живых существ на Земле от жесткого ультрафиолетового облучения.

Зависимость величины урожая от объема применяемых удобрений в целом похожа для любой культуры: растение заметно реагирует на первые порции применяемых удобрений, при последующих порциях прирост урожая становится меньше, а затем уже прироста практически нет (кривая зависимости в этой области стремится к асимптоте), а при дальнейшем увеличении нагрузки удобрениями может отмечаться и снижение урожая.

Научно обоснованные стратегии сельского хозяйства должны исследовать возможности сокращения объема применяемых удобрений с целью поиска оптимального уровня их применения, а также включать такие компоненты, как корректная технология их применения и защита почв от эрозии.

Воздействие на человека

Повышенные содержание нитратов в почве и контактирующих с ней средах, опасно из-за трех основных эффектов:

токсического действия на детей

канцерогенного действия

мутагенного действия (при образовании нитрозамидов)

Проведенные эпидемиологические исследования в районах активного применения нитратов в Украине показали, что повышенное их содержание в почве и контактирующих с ней средах, особенно в воде, служит причиной метгемоглобинемии у детей. Наиболее уязвимой группой являются дети в возрасте до 1 года, которые получают питательные смеси, приготовленные на воде с повышенным содержанием нитратов или с пониженной кислотностью. Организм взрослых людей менее подвержен опасности отравления нитратами, содержащимися в продуктах и питьевой воде, так как этому препятствует фермент метгемоглобинредуктаза, который разрушает образующиеся из нитритов метгемоглобин крови. Канцерогенное и мутагенное воздействие нитратов доказано только на животных, в отношении человека такое влияние достоверно не установлено.

 

3.2 Применение пестицидов

Значительная часть урожая уничтожается вредителями и погибает вследствие болезней как на поле, так и, позднее, в хранилищах. Иногда потери достигают половины урожая (в бывшем СССР - до 30-40 %, в США 33%). Одно из основных направлений борьбы с вредителями сельского хозяйства (насекомыми, грызунами, грибками, сорняками и пр.) - это применение химических веществ, называемых пестицидами.

Пестициды - общее название для всех химических веществ, применяемых для борьбы с вредителями, а также и более узкое название для части веществ, применяемых против насекомых. Гербициды применяются для контроля сорняков, фунгициды - против грибков, родентициды - против грызунов. Основной потребитель пестицидов - сельское хозяйство.

Всего в мире используется не менее 180 пестицидов в виде нескольких тысяч препаративных форм. За десятилетия 1960-1980 гг. объем пестицидов, применяемых в сельском хозяйстве мира, увеличился на порядок. Однако затем употребление пестицидов стало замедляться вследствие обнаруженных серьезных проблем.

Большинство проблем применения пестицидов, возникает потому, что практически все пестициды являются ксенобиотиками - чуждыми для природы химическими соединениями.

Большую роль в плодородии почв играет почвенная биота. Подавляя вредителей пестицидами, человек снижает также численность почвенных организмов. Настоящее время их численность сократилась в десятки и сотни раз.

Многообразные пестициды различным неблагоприятным образом воздействуют на ландшафты и их компоненты. Группы животных, наиболее страдающих от пестицидов (в порядке увеличения степени поражения): беспозвоночные, рыбы, птицы, млекопитающие, микроорганизмы.

Внутренние водоемы загрязняются пестицидами и продуктами их распада. Пестициды сыграли, например, немалую роль в ухудшении состояния Аральского моря, его притоков и бассейна. Исследование поведения пестицидов в ландшафте в зависимости от географических условий - важная и пока недостаточно изученная проблема.

Попавший в окружающую среду пестицид включается в процессы биоаккумуляции, когда может происходить многократное (до сотен тысяч раз) повышение его концентрации по мере продвижения пестицидов по пищевым цепям. В результате отдельные, иногда отдаленные от пестицидной мишени звенья пищевых цепей могут оказаться крайне токсичными. Широко известен пестицид ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан), почти везде запрещенный к использованию. Период полного распада ДДТ составляет многие десятки лет, и около половины произведенного промышленностью препарата еще находится в окружающей среде. Биоаккумуляция ДДТ в экосистеме озера Мичиган приводит к его накоплению в рыбоядных птицах в 180 тыс. раз большему, чем его концентрация в озерной воде:

ДДТ в воде - 0,014 мг/л

ДДТ в зоопланктоне - до 5 мг/л

ДДТ в мелкой рыбе - до 10 мг/кг

ДДТ в крупной рыбе - до 200 мг/кг

ДДТ в рыбоядных птицах - до 2500 мг/кг

Другая серьезная проблема применения пестицидов в том, что вредители привыкают к пестицидам, это привыкание передается по наследству, снижая эффективность пестицидов и заставляя вводить в использование все новые и новые химические вещества. Это явление, так называемая резистентность, привело к тому, что более десятка массовых видов насекомых развили нечувствительность ко всем основным классам применяемых соединений. К ним относятся домовая муха, таракан, колорадский картофельный жук, капустная моль и др. Резистентность к применяемым пестицидам вырабатывается через 10-30 поколений, поэтому при современной стратегии применения пестицидов, все основные вредители могут стать резистентными.

Воздействие на человека

Применение пестицидов приводит к увеличению их нагрузки не только на профессиональные контингенты (сельскохозяйственные работники), но и на все население в целом, что создает реальную угрозу его здоровью. При этом прежде всего страдает детское население. Наибольшее влияние на заболеваемость населения оказывают хлорорганические и фосфорорганические пестициды, доля которых в суммарной территориальной антропогенной нагрузке составляет около 15% .

Ряд пестицидов, поступающих в организм человека из почвы по миграционным и транслокационным цепочкам, оказывает мутагенное действие, проявляющееся увеличением точечных мутаций и хромосомных аберраций в соматических и половых клетках, приводящих к образованию новообразований, спонтанным абортам и перинатальной гибели плода, врожденным аномалиям развития, бесплодию.

По данным Н. Г. Проданчука., к концу второй половины прошлого столетия в Украине при возделывании зернопропашных культур по интенсивной технологии наиболее широко применялись пестициды, относящиеся к хлорсодержащим соединениям (ХОС): гербициды на основе 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты (2,4-Д) и трихлорацетата натрия (ТХАН), инсектицид линдан (j - изомер гексахлорциклогексана - ГХЦГ).

Продолжительное воздействие целого комплекса ХОС на организм человека приводило к снижению его самоочищающей способности и увеличению содержания токсичных веществ в крови взрослого населения до уровней, в 2 - 10 и более раз превышающих допустимую суточную дозу для ДДТ, ГХЦГ. По мнению авторов, особую тревогу вызывают данные о накоплении ХОС в биосредах беременных женщин и кормящих матерей. Анализ образцов биологических жидкостей, отобранных у рожениц и кормящих матерей, показал, что из организма матери 2,4-Д, ТХАН (сумма хлоруксусных кислот), ГХЦГ выводятся с грудным молоком (до 1 • Ю-3-1 • Ю-2 мг/дм3) в больших количествах, чем с мочой (до 1 • 10~4-3,5 • 10"3 мг/дм3).

Эпидемиологические исследования выявили для детей неонатального (от рождения до 2х месяцев) периода развития прямую зависимость между общей нагрузкой пестицидами и первичной заболеваемостью. Такие же исследования выявили зависимость между заболеваниями у детей до 14 лет и хронической экспозиции нагрузок пестицидами. При этом у детей учащаются такие заболевания, как хронический отит, фарингит, хронические болезни миндалин и аденоидов, бронхиальная астма, нефрит, нефроз, врожденные аномалии сердца и системы кровообращения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА IV. ВОЗДЕЙСТВИЕ  СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА НА ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ

4.1 Загрязнение вод

Неочищенные стоки сельскохозяйственного производства являются одним из источников загрязнения вод. Сточные воды несут в себе опасные химические соединения, болезнетворные микроорганизмы, инсектициды и гербициды, биогены, входящие в состав удобрений.

Данная проблема вызывает тревогу за здоровье и жизнь людей. Хотя природная среда уже так серьезно заражена, что полностью ликвидировать загрязнения уже стало невозможно.

Пестициды и удобрения, применяемые в сельском хозяйстве, смываются в реки, озера, моря с дождевой водой и становятся пищей для бактерий. При этом бактерии потребляют кислород, растворенный в воде, в результате рыбы и водные животные начинают задыхаться. В ряде мест неочищенные сточные воды смываются в реки и моря и становятся причиной заболеваний, а иногда и смерти, как животных, так и людей.

Загрязнение вод несет в себе ту же угрозу для человека, что и загрязнение почвы (на основе вышесказанного).

 

4.2 Водная мелиорация

Водные мелиорации издревле волновали души людей. Оросительные каналы строили ещё древние египтяне, догадавшись таким способом повысить плодородие почв.

Водные мелиорации (орошение и осушение) — один из основных путей повышения урожайности сельскохозяйственных угодий, занимающих на планете 10% площади суши. Шестая часть этих земель мелиорирована, и с них получают от 40 до 50% всех производимых сельскохозяйственных продуктов.

Мелиорация земель является объективной необходимостью в деле преобразования природных комплексов, превращения болот и заболоченных земель в высокопродуктивные сельскохозяйственные угодья, социального и экономического преобразования страны. Как важнейшее звено интенсификации сельскохозяйственного производства мелиорация призвана внести ощутимый вклад в решение Продовольственной программы.

С развитием орошаемых земель увеличивается объем коллекторно-дренажных вод. Они образуются в результате периодических поливов, когда отмечается избыточный сток вод, а также при рассолении почв промывкой. В этих случаях повышается минерализация речных вод и они становятся непригодными для орошения земель. Такие воды, например, в Средней Азии отводят в специальные водоёмы (Арнасайские озёра, Сарыкамышская впадина). В большом объёме дренажные воды сбрасываются в Амударью. За последние 15 лет минерализация воды в Амударье в связи с этим увеличилась в два раза. Так, только с территории Таджикистана в реку и её притоки ежегодно направляют 3 км2 коллекторно-дренажных и сбросных вод с минерализацией 1-4 г/л. в результате вода Амударьи в нижнем течении стала непригодной для питьевого водоснабжения без предварительной очистки, так как минерализация её достигла 2-3 г/л.