Основні можливі джерела забруднення природного середовища

у сфері сільськогосподарського виробництва.

Сільське господарство - одна з найважливіших галузей матеріального виробництва, що забезпечує нас продуктами харчування рослинного і тваринного походження, а багато галузей промисловості - сировиною.

Одна з головних галузей сільського господарства – це рослинництво. Тому для одержання більшої кількості харчової продукції від рослинництва намагаються якомога вище підняти врожайність культур, шляхом використання більшої кількості мінеральних добрив, зокрема азотних. Це призводить до збільшення вмісту нітратів у продуктах харчування, що, як відомо, є небезпечним для здоров’я.

Для захисту врожаю від шкідників, сучасне сільськогосподарське виробництво застосовує дедалі більше хімічних засобів боротьби – пестицидів та гербіцидів. В результаті на грунт виникає велике навантаження.

Величезна кількість хімічних речовин, внесених в грунт, розмивається поверхневими стоками, потрапляючи у водойми, річки, озера. Також в атмосфері затримується, забруднюючи її, третина усіх мінеральних добрив, пестицидів, отрутохімікатів, розсіяних на полях.

Для охорони навколишнього середовища та харчових продуктів від забруднення пестицидами необхідні такі заходи :

- удосконалення асортименту пестицидів, що застосовуються; одержання оптимальних з екологічної точки зору речовин, менш токсичних, більш ефективних і селективних;

- посилення екологічних вимог до пестицидів шляхом створення ефективних законодавчих заходів, що перешкоджають використанню препаратів з несприятливими санітарно-токсикологічними та екологі­чними властивостями;

- розробка інтегрованого методу захисту рослин, що передбачає зниження обсягу застосування хімічних засобів (при збереженні клю­чового значення хімічного методу) за рахунок збільшення масштабів використання інших прийомів і вдосконалення прогнозу та контролю за поширенням шкідливих організмів;

- підбір безпечного асортименту препаратів відповідно до конк­ретних умов місця і часу та дотримання науково обгрунтованих техно­логій застосування пестицидів;

- при можливості необхідно обмежувати обсяги застосування хімічних засобів з урахуванням економічних порогів шкодочинності шкідників, бур'янів і хвороб. Проти мігруючих шкідників доцільно застосовувати крайові обробки полів, не чекаючи, поки вся площа бу­ди заселена ними. Гербіциди теж бажано вносити локально. З метою недопущення використання забруднених харчових продуктів необхід­но дотримуватись строків очікування. Зниження пестицидного наван­таження можна досягти також при використанні препаратів системної дії разом з азотними добривами;.

- використання препаратів внутрішньо рослинної дії для перед­посівної обробки насіння створює ефект тимчасової токсикації сходів, що набуло широкого практичного значення у буряківництві для боро­тьби з комплексом ґрунтових і наземних шкідників сходів.;

- подальша розробка і використання біологічних інсектицидів ( мікробіопрепарати, регулятори росту комах, антифіданти).

Зменшення негативного впливу пестицидів на агроценози у зв'язку з скороченням норм їх витрати можливо досягти шляхом; локальних, полосних і крайових обробок. Крім того, велике значення в підвищенні ефективності пестицидів при одночасному зниженню норм витрати має використання знань про критичні періоди в біології розвитку шкі­дливих та корисних організмів. Таким чином, використання пестици­дів повинно призводити не до руйнування агроценозів, а до їх корекції в напрямку оптимізації фітосанітарного стану.

В усіх розвинутих країнах світу від 30% до 70% приросту вро­жаю сільськогосподарських культур одержують за рахунок науково обґрунтованого використання добрив. Нині агрохімічні властивості грунту ще далекі від оптимальних. У більшості ґрунтів спостерігається зменшення вмісту гумусу, від'ємний баланс азоту, фосфору, калію, мікроелементів. Без позитивного вирішення цієї проблеми неможливе вирощування стабільних врожаїв сільськогосподарських культур. Поліпшення родючості ґрунту запобігає його виснаженню, ерозії, засо­ленню, заболоченню, забрудненню різними токсичними речовинами.

Важливим у використанні добрив є врахування конкретних клі­матичних та агротехнічних умов. З цим, зокрема, пов'язане і створен­ня систем землеробства для окремих регіонів, господарств, розробка відповідних технологій, виведення нових сортів сільськогосподарсь­ких культур. З науково обґрунтованим використанням добрив вирі­шуються проблеми збільшення виробництва білка, поліпшення фото­синтезу, фіксації атмосферного азоту, використання біотехнологічних методів в селекції та виробництві продуктів харчування, боротьби з ерозією, впровадження контурно-меліоративного землеробства, охо­рони оточуючого середовища, зменшення негативного впливу важких сільськогосподарських знарядь на ґрунт.

Порушення технології застосування добрив, недосконалість якості і властивостей мінеральних добрив можуть зменшувати продук­тивність сільськогосподарських культур і погіршувати якість продук­ції та призводити до нагромадження в ній нітратів.

Нітрати - природний складовий елемент біосфери, що існував ще багато мільйонів років до появи людини. Нітрати - це добре роз­чинні у воді солі азотної кислоти. В рослину вони надходять з ґрунту. Лише в останні десятиріччя вибуховий ріст використання азотних до­брив, а також всезростаюче надходження нітратів в навколишнє середовище з інших джерел призвели до того, що навантаження нітратів оцінюється в 150-350 мг/люд на добу і продовжує зростати.

Складність проблеми полягає у тому, що нітрати - основне дже­рело азотного живлення рослини і в той же час надлишок цих сполук призводить до важких екологічних наслідків, що в першу чергу впли­вають на здоров'я людей і тварин. Основна небезпека надходження нітратів в організм людини пов'язана з виникненням метагемоглобінемії (гемоглобін втрачає здатність переносити кисень), канцероген­них новоутворень, імунодепресивної дії, а також зниженням резистенції організму до впливу мутагенних і канцерогенних агентів.

В останні роки визначилась чітка тенденція до збільшення виро­бництва рослинницької продукції (особливо овочевої) з вмістом нітра­тів, що перевищує можливо допустиму норму. В цілому понад 30% сільськогосподарської продукції, що виробляється в Україні, має вміст нітратів, який перевищує допустимий рівень.

Основні причини цього такі: використання в господарствах еко­логічно шкідливих технологій вирощування сільськогосподарської продукції; застосування в основному досить високих норм переважно азотних і органічних добрив; незбалансоване підживлення рослин макро- і мікроелементами протягом вегетації; внесення азотних добрив без врахування біологічних вимог рослин; недосконалість техніки вне­сення азотних добрив у ґрунт. Разом з тим збільшення кількості нітра­тів у рослинницькій продукції не можна розглядати як наслідок інтен­сифікації застосування азотних добрив, воно визначається сукупністю багатьох зовнішніх і внутрішніх факторів.

Слід мати на увазі, що підвищене нагромадження нітратів у рос­линах може відбуватися не тільки під впливом високих норм азотних добрив, а й на високогумусних грунтах, якщо існують сприятливі умо­ви для мінералізації органічної речовини і мобілізації ґрунтового азо­ту, тобто, якщо в поживному середовищі його надлишок.

У цьому відношенні особливу небезпеку становить надлишкове нагромадження нітратів у вегетативних частинах овочевих культур, бо здебільшого їх людина використовує собі в їжу.

Нині для багатьох культур встановлена межа допустимої конце­нтрації (МДК), при дотриманні якої не спостерігається несприятливо­го впливу на здоров'я, самопочуття, працездатність і гігієнічні умови життя населення. У рослинних продуктах встановлюється максималь­но допустимий рівень (МДР) залишкових кількостей нітратів і нітритів.

Великої шкоди завдає ще така галузь сільського господарства виробництва, як тваринництво. Щорічно в довкілля потрапляє величезна кількість стоків тваринницьких ферм і комплексів. Основними проблемами охорони навколишнього природного середовища в зонах тваринницьких ферм є запобігання забруднення гнойовими стоками різних водойм, річок і підґрунтових вод.

Найбільш розповсюдженим наслідком забруднення є евтрофікація водойм, можливе нагромадження патогенних мікроорганізмів, забруднення атмосферного повітря сірководнем, аміаком, молекуляр­ним азотом та іншими сполуками.

Забруднення навколишнього середовища багато в чому визнача­ється складом гнойових стоків, який залежить від таких основних фак­торів: виду сільськогосподарських тварин, їх чисельності, якості та кількості кормів, росту, статі й маси тварин, напряму тваринництва, способу утримання, а також способів видалення гною. До складу гно­йових стоків належать: екскременти тварин, залишки кормів, вовна, щетина і технологічна вода. Екскременти різних видів сільськогоспо­дарських тварин, які становлять основу гнойових стоків, відрізняються за своїми фізико-хімічними показниками.

На атмосферу суттєво впливає неправильне зберігання і вико­ристання безпідстилкового гною. При зберіганні його у відкритих єм­ностях випаровується і потрапляє в атмосферу аміак, молекулярний азот та інші його сполуки. Утворені газоподібні продукти розпаду зу­мовлюють неприємний запах.

Рідкий гній містить значну кількість патогенних організмів, при анаеробному його розкладі утворюються шкідливі гази (сірководень, аміак тощо), а також жирні кислоти, аміни та інші сполуки з неприєм­ним запахом. Тому при відсутності належного контролю за його збе­реженням і використанням створюється реальна загроза поширення інфекційних хвороб у зоні тваринницьких комплексів.

Внесення безпідстилкового гною і тваринницьких стоків від ве­ликої рогатої худоби і свиней у грунт призводить до бактеріального його зараження. Патогенні бактерії зберігаються в ґрунті полів зро­шення протягом 4-6 місяців. Сільськогосподарські культури, які ви­рощують на таких полях, заражуються патогенними бактеріями. При внесенні стоків у грунт методом дощування на відстані до 400 м по­ширюються яйця гельмінтів.

Тваринницькі відходи забруднюють поверхневі водойми, підзе­мні води й грунт. Внаслідок цього велика кількість біогенних елемен­тів надходить у ці джерела. При цьому в природних водоймах гнойова рідина викликає масове отруєння водних організмів. У воді різко зрос­тає кількість аміаку і зменшується вміст кисню. Таким чином, існує необхідність розробки шляхів утилізації й раціонального використан­ня відходів тваринництва.

Виведені за межі тваринницьких приміщень гнойові стоки під­лягають утилізації. Рідкий гній транспортують пересувними засобами або насосами. Ряд технологічних схем передбачає розподіл рідкого гною на тверду й рідку фракції. Тверду фракцію складають на спеціа­льних майданчиках для нагромадження, карантинування, біотермічного знезараження і вивозять на сільськогосподарські поля під заорю­вання. Рідку частину (стічні води) відвозять у ємності-сховища, безпо­середньо на поля до очищення і поливу культур дощувальними уста­новками або стаціонарними системами зрошення. Стічні води очища­ють механічними і біологічними методами.

Одним із способів очищення стоків тваринницьких комплексів є використання їх для поливу сільськогосподарських культур. При зро­шуванні стічними водами відбувається їх ґрунтове доочищення, що створює сприятливі умови для охорони навколишнього середовища і дає змогу одержувати гарантовано високі врожаї. Використання безпідстилкового гною великої рогатої худоби для зрошення сільськогосподарських угідь поліпшує екологічний стан навколишнього середовища в зонах тваринницьких комплексів, під­вищує у ґрунті вміст органічної речовини, дещо зменшує кислотність грунту й поліпшує його фізико-хімічні властивості. Крім того, прави­льне застосування безпідстилкового гною не тільки підвищує родю­чість грунту, але й поліпшує якість кормових культур.

Разом з тим при використанні такого гною у зрошуваному зем­леробстві необхідно враховувати, що він і забруднені ним компоненти можуть виявитися факторами передачі збудників інфекцій, у тому чи­слі загальних для тварин і людини. Тому для використання гнойових стоків необхідно підбирати земельні ділянки із рівнинним рельєфом, без замкнених блюдце подібних понижень, що запобігає надходженню стоків у водойми і в підґрунтові води. Рослинницьку продукцію доці­льно використовувати для виготовлення трав'яного борошна, сінної різки, гранул, силосу й сінажу. При згодовуванні трав у вигляді зеле­ного корму або на пасовищах необхідно витримувати 30-денну пере­рву між останнім зрошенням кормових угідь гнойовими стоками і по­чатком випасання кормових культур.

Набагато складніша проблема використання для зрошення гно­йових стоків свинокомплексів, на яких виробляється більше чверті всієї продукції свинарства. Згідно з нормами площі сільськогосподар­ських угідь для утилізації всього обсягу стоків від комплексу потуж­ністю 24 тис. свиней на рік становить 660 га, 54 тис. - 1535 га, 108 тис. - 3070 га.

Дуже важливо правильно визначити гранично допустимий рі­вень внесення рідкого гною. Він залежить від властивостей і родючо­сті ґрунту, хімічного складу гною, виносу поживних елементів куль­турами та інших факторів.

Якщо культури виносять менше елементів живлення, ніж вно­ситься з добривами, то вони більшою мірою вимиваються з ґрунту, забруднюючи підґрунтові води. Крім того, високий вміст солей, особ­ливо в посушливі роки, може знизити врожай культур.

Великий інтерес викликають оптимальні строки внесення без­підстилкового гною. В основних землеробних районах нашої країни майже на всіх ґрунтах, за винятком піщаних і супіщаних, а також у районах надмірного зволоження під ярі культури найбільш ефективно гній вносити під зяблеву оранку.

Для захисту навколишнього середовища від забруднення при використанні безпідстилкового гною необхідно суворо дотримуватися комплексу заходів.

1. Застосовувати науково обґрунтовані норми внесення безпідс­тилкового гною, розраховані на забезпечення потреби культури в по­живних речовинах для одержання запланованого врожаю. При цьому не буде нагромаджуватися надлишку нітратів у рослинах і інфільтрації їх у підґрунтові води.

2. Не можна вносити безпідстилковий гній на ділянках орних земель, що затоплюються.

3. Безпідстилковий гній необхідно вносити з урахуванням рель­єфу в поєднанні з протиерозійним обробітком ґрунту, тобто з глибо­кою і контурною оранкою, з розпушенням орного шару ґрунту, кротуванням, лункуванням тощо. Ці підвищує водопроникність ґрунту і за­побігає забрудненню водних джерел поверхневими стоками.

4. Не можна залишати поля незасіяними, максимально викорис­товувати післяжнивні культури. Це обмежує поверхневий стік гною й інфільтрацію нітратів.

5. Максимально застосовувати прийоми, що забезпечують біо­логічне поєднання і закріплення азоту в органічних сполуках за до­помогою мікрофлори ґрунту.

Ефективним заходом боротьби з втратами азоту безпідстилково­го гною є застосування в поєднанні з подрібненою соломою, залише­ною після збирання зернових культур, а також з післяжнивною сівбою не бобових сидератів (ріпак, свиріпа тощо), що мають, як і солома, ши­роке співвідношення водню до азоту.

Останнім часом розроблені безвідходні технології підготовки і використання стоків свинокомплексів. На базі біологічних та інженер­них розробок втілюється у виробництво замкнена біологічна система підготовки й раціонального використання стоків свиноферм, що від­повідає ветеринарно-санітарним і гігієнічним вимогам.

Ця система включає гравітаційний розподіл стоків на фракції у фільтраційно-осаджувальних спорудах з наступним витримуванням одержаної тут після зневоджування твердої фракції, її компостуван­ням, біотермічним знезараженням на майданчиках і використанням як цінного органічного добрива. Рідка фракція надходить у ставок-нагромаджувач, потім у секційні рибоводно-біологічні ставки (водоро­стеві, рачкові, рибоводні) і очищена - у ставок чистої води, з якого її використовують в оборотній системі технічного водозабезпечення комплексу.

Одержана вода перекачується у сховище чистої води і викорис­товується в системі зворотного водозабезпечення підприємства; сеголеток коропа відловлюють і передають у рибоводні господарства.

Широкого поширення на тваринницьких об'єктах набув біотермічний метод знезараження твердої фракції гною вологістю не вище 70%. Біотермічний метод засновано на утворенні в знезаражуваній ма­сі високої (60 °С) температури і витримуванню протягом одного міся­ця в теплий період року і два місяці - в холодний. Якщо вологість гною перевищує 70 %, період витримування треба збільшити до 5 - 6 місяців. Таким чином, визнаючи в цілому наявне навантаження на при­роду і негативний вплив стоків тваринницьких підприємств, необхідно відзначити і їх позитивний вплив. Вони як джерело гумусу - основно­го фактора родючості грунту, впливають на родючість і фізико-хімічні, агрофізичні й біологічні властивості грунту. Як джерело макро- і мік­роелементів, вуглекислого газу, гній суттєво поліпшує баланс біоген­них елементів у землеробстві, значно підвищує продуктивність сільсь­когосподарських культур, поліпшує якість урожаю.

Негативний вплив тваринницьких комплексів на природу знач­ною мірою знизить або взагалі виключить при виконанні заходів, які полягають у тому, щоб правильно розміщувати комплекси по відно­шенню до населених пунктів, мати достатню землеробську площу для використання гною, витримувати обгрунтовані норми навантажень поголів'я худоби на 1 га, використовувати стоки з поливною водою при дощуванні, застосовувати зелені насадження. Наприклад, вміст нітратів у стоках тваринницького комплексу при проходженні через лісонасадження зменшується від 23 до 4,2 млн/г, нітритів - від 1,42 до 0,12 мг/л, фосфору - в 1,5 рази.

Важлива і просторова ізоляція. Нині для птахофабрик на 400 -500 тис. курей на рік рекомендується санітарно-захисна зона 2,5 км, для комплексів великої рогатої худоби на 10 тис. голів – 3км , для свинокомплексів на 108 тис. голів -10 - 15 км і більше.

Існують й інші шляхи зниження або навіть виключення негатив­ного впливу тваринницьких комплексів і птахофабрик на природу.

Гній виділяє значну кількість енергії. Високий енергетичний потенціал гною дає можливість ви­користати його як харчовий субстрат для інших організмів, які потім можна використати на корм тваринам, для одержання палива, а також для обігрівання приміщень. Наприклад, купа спресованого гною, що накрита проізольованим дерев'яним коробом з пластмасовими тепло­обмінними трубами на стінках, за даними німецьких вчених, перетво­рюється на ТЕЦ. Гній від 50 свиней у 15-градусний мороз опалює приміщення площею 20 м², а влітку нагріває 1200 л води.

Одним із шляхів раціонального використання енергії рідкого гною тваринницьких ферм є його метанове зброджування, при якому знешкоджуються стоки, утворюється біогаз (метан) і зберігається гній як органічне добриво.

Нині вже підраховано, що кожна корова може забезпечити елек­тричне освітлення невеликого приміщення протягом 10 тис. год. Цей напрям утилізації гною в умовах поступового виснаження традиційних енергетичних ресурсів (нафти, газу, вугілля тощо) має особливо вели­ке значення. Метанове зброджування рідких гнойових стоків відбува­ється у біогазових установках, у яких за рахунок анаеробної біоконверсії тваринницьких відходів, а також рослинних решток одержують біогаз метан і органічне добриво.

При виробництві біогазу властивості гною як добрива зберіга­ються в так званому шламі, який виявляється більш цінним і ефектив­ним добривом, ніж гній. Біодобриво, що виробляється в біогазових установках, підвищує урожайність пшениці, жита, цукрових буряків, картоплі та інших культур на 35 - 40 % порівняно з урожаями тих же культур, одержаних на полях, удобрених необробленим рідким гноєм.

Біогаз має всі переваги, що властиві природному газу. Він легко транспортується по газопроводах, згорає без диму, кіптяви й залишку (попелу, шлаку). Прилади, які працюють на газі, прості, безпечні, швидко вводяться в дію, легко регулюються і переводяться в автома­тичний режим праці. Треба особливо підкреслити значення біогазових установок у підтриманні чистоти навколишнього середовища. Цьому сприяють обидва основні продукти, що утворюються внаслідок метанового бродіння: біогаз і біодобриво. Крім того, біогазові установки зазвичай гарантують знищення збудників інфекційних хвороб, нерідко наявних у гноєві.

Основними шляхами запобігання забруднення природного середовища в с/г виробництві є: введення нових, модернізованих, технологій виробництва; сприяння розвитку землеробства, що ґрунтується на основі максимальної утилізації всіх відходів, що утворюються в господарстві; відмова від синтетичних мінеральних добрив, пестицидів, регуляторів росту й харчових добавок; запобігання нормального стану ферм і тваринних комплексів тощо.

Питання для самоперевірки та контролю знань

1. Які глобальні екологічні проблеми сьогодення ви знаєте?

2. Які причини виникнення екологічних проблем?

3. Які шляхи розв’язання демографічної проблеми?

4. Які шляхи розв’язання сировинної проблеми?

5. Які шляхи розв’язання енергетичних проблем?

6. Що таке антропогенне забруднення довкілля?

7. Що називають забрудненням навколишнього середовища?

8. Яку шкоду довкіллю завдає антропогенне забруднення?

9. Які екологічні проблеми створюють великі тваринницькі комплекси?

10. Які екологічні проблеми виникають при вирощуванні сільськогосподарських культур?

11. Які джерела забруднення природного середовища у сфері сільськогосподарського виробництва.

12. Які шляхи розв’язання екологічних проблем в сільськогосподарському виробництві?

2.2 Охорона атмосферного повітря

План викладення та засвоєння матеріалу:

2.2.1Значення атмосфери.

2.2.2Джерела і види забруднення атмосфери.

2.2.3Кліматичний аспект забруднення атмосфери.

2.2.4Шкідлива дія забрудненого повітря на людей тварин, рослин.

2.2.5Стан повітряного середовища в Україні.

2.2.6Заходи боротьби із забрудненням атмосфери.

2.2.7Правова охорона атмосфери. Закон України „Про охорону атмосфери повітря 1992 р.”

Клячові поняття та терміни:

• атмосфера

• парникови ефект

• озоновий шар

• кислотні дощі

• смоги

• глобальне потепління

• тропосфера

• ядерна зима

• стратосфера

2.2.1 Значення атмосфери

Атмосфера — одна з найважливіших складових частин біо­сфери. Вона надійно захищає живі організми від космічного й ультрафіолетового випромінювання, визначає загальний тепловий режим поверхні Землі, впливає на кліматичні умови, а через них на режими річок, ґрунтоворослинний покрив та процеси формування рельєфу. Саме атмосфера регулює кіль­кість сонячної енергії, необхідної для життя. Якщо не було б атмосфери, вдень Сонце розігрівало б земну поверхню до + 100 °С, а вночі до - 100 °С її охолоджував би космос. Діапазон коливань добових температур у межах 200 °С перевищує мож­ливості виживання переважної більшості живих організмів.

Наявність атмосфери – одна з найголовніших умов життя на планеті. Без їжі людина може обходитися місяць, без води – тиждень, а без повітря не проживе навіть кілька хвилин. Атмосфера – це газова оболонка, що оточує Землю.

Основні компоненти атмосфери: азот (78,084%), кисень (20,946%), аргон (0,934%). Важливу роль відіграють малі домішки: вуглекислий газ, метан тощо. Крім того атмосфера містить водяну пару: від 0,2% у приполярних районах до 3% поблизу екватора.

Атмосфера складається з таких шарів: тропосфера (до висоти 18 км), стратосфера (до 50км), мезосфера (до 80км), термосфера (1000км), екзосфера (1900км), геокорона (умовно до 20 тис. км); далі атмосфера поступово переходить у міжпланетний космічних вакуум. Основна маса повітря (90 %) зосереджена в нижньому шарі – тропосфері. Тут же відбувається найінтенсивніші теплові процеси, причому атмосфера нагрівається знизу, від поверхні океанів і суходолу. Надзвичайно важливе екологічне значення для біосфери має озоновий шар у стратосфері, повітря якого збагачене триатомним киснем (О3). Він розташований на висоті 20 – 50 км і захищає все живе на Землі від згубної дії „жорстокого” ультрафіолетового випромінювання Сонця.

Крім газів, у повітрі атмосфери містяться ще й домішки так званих аерозолів, тобто дуже дрібних крапель рідин і твердих частинок як природного, так і штучного походження: сірчистих (краплі Н2SO4), мінеральних (пил із земної поверхні), вуглеводних (сажа), морських (частинки морських солей) та ін.