Lekcii_Tema_3x

Тема 3. Сельскохозяйственное загрязнение окружающей среды как
экологическая проблема
1 Источники загрязнения природной среды в сельскохозяйственном
производстве:
минеральные
удобрения,
пестициды,
нефтепродукты,
животноводческие комплексы
2
Основные
принципы
ведения
экологически
чистого
сельскохозяйственного производства
3 Планирование природоохранных мероприятий на сельскохозяйственных
предприятиях Изменение климата носит глобальный характер и проявляется в
следующем
1 Источники загрязнения природной среды в сельскохозяйственном
производстве: минеральные удобрения, пестициды, нефтепродукты,
животноводческие комплексы
Негативное влияние сельского хозяйства на климат можно снизить:
– снижая прямые и непрямые выбросы парниковых газов. В настоящее время
24,5 % от общих выбросов парниковых газов в стране приходится на сельское
хозяйство.
– выбирая технологии сельскохозяйственного производства, которые в
большей степени связывают углерод, выводя его из атмосферы.
– изменяя привычки, связанные с питанием, в частности, снижая
употребление продуктов животного происхождения.
– уменьшая потери продуктов при хранении и снижая долю
выбрасываемых продуктов.
Мнения об использовании биотоплива противоречивы: наряду с пользой
могут быть негативные побочные эффекты, в том числе влияющие на
биоразнообразие, продовольственную безопасность и эмиссию парниковых
газов. Потепление позволяет сократить длительность отопительного сезона,
увеличивается продолжительность вегетационного периода растений. Но
отрицательных
последствий
больше:
потепление
сопровождается
экстремальными погодными явлениями: например, частые засушливые периоды
чередуются с избыточно влажными. Обнаружено уменьшение атмосферных
осадков в основном в южной, мелиорированной части Беларуси.
На значительных площадях наблюдаются гибель и повреждение посевов в
результате засухи. Резкие изменения погоды, ураганы, шквалы, жара и другие
неблагоприятные явления отрицательно влияют на здоровье людей.
Увеличивается количество комаров и других насекомых, в том числе вредителей
сельскохозяйственных культур. Причиной изменения климата, в первую
очередь, являются парниковые газы. Они образуются, в том числе в результате
деятельности человека. Для предотвращения наихудших последствий изменения
климата к 2050 году надо снизить выбросы парниковых газов не менее чем на
50 %.
Комплексное воздействие сельского хозяйства на окружающую
природную среду складывается из значительного числа факторов влияния
отраслей растениеводства и животноводства применительно к конкретным
физико-географическим особенностям регионов. Значимость и степень влияния
отдельных факторов сильно варьируют вследствие широкого разнообразия типов сельскохозяйственного использования земель, природных и исторических
условий формирования экологической ситуации в различных регионах.
Способ возделывания сельскохозяйственных культур (пропашные или
сплошного сева) определяет степень незащищенности поверхности почвы и
подверженности ее водной и ветровой эрозии. Поэтому в качестве первого по
значимости среди факторов воздействия можно рассматривать коэффициент
эрозионной опасности сельскохозяйственных культур. Вторым фактором является количество и тип вносимых удобрений, компенсирующих вынос
питательных веществ эрозионными процессами и культурными растениями. С
ним связана проблема загрязнения окружающей среды и продукции земледелия
нитратами и другими высокотоксичными веществами. Кроме того,
использование удобрений приводит к накоплению в почвах других вредных веществ и элементов. Например, применение фосфорных удобрений
сопровождается накоплением в почвах фтора, стронция и урана.
Практикуемые во многих регионах республики системы животноводства
таковы, что пастбищные угодья деградируют, ухудшаются почвозащитные
свойства и развиваются эрозионные процессы. Поэтому в интегральной оценке
воздействия сельского хозяйства для многих регионов важен показатель пастбищной нагрузки, учитывающий виды выпасываемого скота, степень
дегрессии пастбищ, их урожайность и качество кормов.
Оценка суммарного воздействия сельского хозяйства на природную среду
должна учитывать вклад каждого из факторов воздействия растениеводства и
животноводства, наличие природных процессов, способных усилить это
негативное воздействие и возможность накопления вторичных последствий
воздействия, приводящих к деградации территорий и ухудшению экологической
ситуации.
Основное отличие сельскохозяйственных воздействий от промышленных
заключается в их распространении на огромных территориях. Как правило,
использование больших площадей под сельскохозяйственные нужды вызывает
коренную перестройку всех компонентов природных комплексов. При этом,
совсем не обязательно происходит разрушение природы, довольно часто именно
сельскохозяйственные ландшафты относят к категории «культурных».
Интенсивная сельскохозяйственная деятельность является одним из
основных факторов, определяющих возрастание экологической нагрузки на
фитоценозы. К наиболее масштабным загрязнителям относятся: тяжелые
металлы, патогенные микроорганизмы, аммонийный и нитратный азот,
соединения фосфора, органические вещества. Сложившаяся в настоящее время
ситуация, связанная с загрязнением агроландшафтов и почв, требует принятия
адекватных мер по оздоровлению экологической обстановки и разработке
методов использования загрязненных (антропогенно-нарушенных) почв и
2
рекомендаций по рациональному использованию биомассы растений в
зависимости от степени загрязненности почв.
Выявленная территориальная структура загрязнения агрофитоценозов
может быть интерпретирована как результат преобладающего антропогенного
воздействия в результате интенсивного ведения сельскохозяйственного
производства. Полученная интегральная оценка влияния сельскохозяйственного
производства на экологическое состояние почвенного покрова позволит
разработать мероприятия по снижению вредоносности и защите почв и
растительности от загрязнения средствами химизации и при животноводческом
производстве.
Сельскохозяйственное производство является наиболее длительным по
времени и значительным по площади проявления фактором воздействия на
окружающую среду. Основной пахотный фонд Беларуси (52 % пашни)
составляют дерново-подзолистые почвы, для повышения плодородия которых
необходимо проводить известкование, вносить достаточное количество
органических и минеральных удобрений.
В настоящее время на большей части территории республики кислотность
почв находится в оптимальном для растений интервале. Однако за счет
неизбежных потерь кальция и магния (отчуждение с урожаем, применение
физиологически кислых минеральных удобрений, вымывание в нижележащие
горизонты), происходит постоянное подкисление почв, что вынуждает
проводить поддерживающее известкование. Балансовые расчеты показывают,
что средние потери СаСО3 из почв составляют 300-350 кг/га в год. Около 25,8 %
пахотных угодий, улучшенных сенокосов и пастбищ Беларуси подлежат
известкованию.
Весь спектр сельскохозяйственных воздействий на природную среду
можно разделить на две группы: влияние земледелия и животноводства.
Воздействие земледелия на природный комплекс начинается с
уничтожения на больших площадях сообществ естественной растительности и
замены ее культурными видами. Следующий компонент, испытывающий
существенные изменения,  почва. В естественных условиях почвенное
плодородие постоянно поддерживается тем, что взятые растениями вещества
снова возвращаются в нее вместе с растительными остатками. В системе
земледелия основная часть элементов почвы изымается вместе с урожаем, что
особенно типично для однолетних культур. Подобная ситуация повторяется
ежегодно, поэтому существует вероятность того, что через несколько десятков
лет запас основных элементов почвы будет исчерпан.
Для восполнения минеральных элементов, вынесенных вместе с урожаем,
в почву вносят минеральные удобрения: азотные, фосфорные и калийные. Это
имеет как положительные последствия  пополнение запасов питательных
веществ в почве, так и отрицательные  загрязнение почвы, воды и воздуха. При
внесении удобрений в почву попадают так называемые балластные элементы,
которые не нужны ни растениям, ни почвенным микроорганизмам. Например,
при использовании калийных удобрений наряду с необходимым калием
вносится бесполезный, а в некоторых случаях вредный хлор; с суперфосфатом
3
попадает много серы и т, д. Токсичного уровня может достигать и количество
того элемента, ради которого минеральное удобрение вносят в почву. Прежде
всего, это относится к нитратной форме азота. Избыточные нитраты
накапливаются в растениях, загрязняют подземные и поверхностные воды
(вследствие хорошей растворимости нитраты легко вымываются из почвы).
Кроме того, при избытке нитратов в почве размножаются бактерии, которые
восстанавливают их до азота, поступающего в атмосферу.
Кроме минеральных удобрений в почву вносятся различные химические
вещества для борьбы с насекомыми (инсектициды), сорняками (гербициды), для
подготовки растений к уборке (дефолианты) и т. д. Большинство из этих веществ
очень токсичны, они не имеют аналогов среди природных соединений, очень
медленно разлагаются микроорганизмами, поэтому последствия их применения
трудно предсказать. Общее название вносимых ядохимикатов  ксенобиотики
(чужие для жизни). В целях увеличения урожая в развитых странах мира
пестицидами обрабатывают около половины посевных площадей. Мигрируя
вместе с пылью, подземными и наземными водами, ядохимикаты распространяются повсеместно (они обнаружены на Северном полюсе и в Антарктиде)
и представляют повышенную экологическую опасность.
В сельскохозяйственном производстве в Беларуси наибольшее
применение нашли следующие группы пестицидов: гербициды (для
уничтожения сорной растительности), инсектициды (для борьбы с
насекомыми-вредителями), фунгициды (для борьбы с различными
паразитическими грибами, вызывающими болезни растений), протравители,
регуляторы роста, десиканты (для высушивания листьев на корню) и
дефолианты (для удаления листьев), биопрепараты и некоторые другие.
Структура применяемых пестицидов в Республике Беларусь представлена на
рисунке 1.
Меры по предотвращению и снижению воздействия пестицидов на
агрофитоценозы и окружающую среду в целом должны быть «технологически
сквозными», начиная от транспортировки препаратов к местам использования и
кончая токсиколого-гигиенической оценкой получаемой продукции. Их можно
подразделить на текущие и перспективные. Первые предусматривают строгое
соблюдение требований по транспортировке и хранению пестицидов,
регламентов и технологий их применения, правильный выбор сроков и способов
обработок, использование исправной и откалиброванной техники, контроль за
сохранением и накоплением остаточных количеств препаратов в объектах
агрофитоценозов и урожае сельскохозяйственных культур. Перецективные
меры направлены на повышение эффективности химических средств защиты
растений при одновременном снижении их воздействия на окружающую среду и
человека. Они включают: совершенствование ассортимента и препаративных
форм пестицидов, техники и технологии их использования; развитие
альтернативных (нехимических) методов защиты растений; обоснование,
разработку и внедрение интегрированных систем защиты конкретных культур в
данных условиях. Перспективные меры должны предусматривать также разработку путей и методов снижения уровней загрязнения объектов
4
агрофитоценозов (почв, сбросных и дренажных вод и т. д.), задействованных в
«пестицидных» технологиях возделывания сельскохозяйственных культур. В
равной мере это относится к продукции, по тем или иным причинам
загрязненной остатками пестицидов.
Глубокое и длительное, часто необратимое воздействие на почву,
изменяющее ее коренные свойства, оказывают орошение и осушение земель.
Орошаемые ландшафты  наиболее преобразованные из всех типов
сельскохозяйственных антропогенных ландшафтов. На таких землях
изменяются влагооборот, характер распределения температуры и влажности в
приземном слое воздуха и верхних слоях почвы, создается специфический
микрорельеф. Изменения водного и солевого режимов почвы часто вызывают
заболачивание и вторичное засоление почвы. Чудовищным последствием
непродуманного орошаемого земледелия является гибель Аральского моря. Для
орошения из природных комплексов изымаются огромные массы воды. Во
многих странах и районах мира орошение является основной статьей расхода воды и в маловодные годы приводит к дефициту водных ресурсов. Расход воды на
сельское хозяйство занимает среди всех видов водопользования первое место и
составляет свыше 2000 км3 в год, или 70 % мирового водопотребления, из них
более 1500 км3 - безвозвратное водопотребление, из которого около 80 % уходит
на орошение.
Огромные площади в мире занимают заболоченные земли, использование
которых становится возможным только после проведения осушительных
мероприятий. Осушение оказывает очень серьезное влияние на ландшафт.
Особенно сильно изменяется тепловой баланс территорий  резко сокращаются
затраты тепла на испарение, уменьшается относительная влажность воздуха,
увеличиваются суточные амплитуды температур. Меняется воздушный режим
почв, увеличивается их проницаемость, соответственно, меняется ход процессов
почвообразования (активнее разлагается органическое вещество, происходит
обогащение почвы питательными веществами). Осушение вызывает и
увеличение глубины залегания грунтовых вод, а это, в свою очередь, может
вызвать пересыхание многочисленных ручьев и даже небольших рек. Очень
серьезны глобальные последствия осушения, поскольку болота дают основную
массу кислорода атмосферы.
Таковы глобальные последствия воздействия земледелия на природные
комплексы. Среди них следует отметить также и нагрузки, которые испытывает
экология от распространенной преимущественно в тропических широтах
подсечно-огневой системы земледелия, ведущей не только к уничтожению
лесов, но и к достаточно быстрому истощению почвы, а также выбросам в
атмосферный воздух большого количества аэрозольной золы и сажи. Пагубным
для экосистем является выращивание монокультур, вызывающих быстрое
истощение почвы и заражение ее фитопатогенными микроорганизмами.
Культура земледелия особенно необходима, так как неразумная распашка
почвы значительно изменяет ее структуру, а при определенных условиях может
способствовать таким процессам, как водная и ветровая эрозия.
5
Активным загрязнителем окружающей среды является отрасль
животноводства.
Кроме
химического
интенсивное
животноводство
обуславливает и мощное биологическое загрязнение близлежащих почв,
поверхностных и грунтовых вод.
Основными источниками загрязнения являются навоз, моча, техническая
вода
и
дезинфицирующие
средства,
используемые
во
время
ветеринарно-санитарных мероприятий, скотомогильники.
Навоз по влажности подразделяется на несколько видов: твердый, или
подстилочный (влажность 75-80 %), полужидкий (влажность до 90 %), жидкий
(влажность 90-93 %) и навозные стоки (влажность свыше 93 %).
С экологической точки зрения особую опасность создают жидкие
навозные стоки. Вследствие значительного содержания воды, наличия аммиака
и хлоридов развитие термофильных микроорганизмов в стоках подавляется,
соответственно тормозятся биотермические процессы и естественного
обеззараживания не происходит.
Навоз может содержать свыше 100 видов возбудителей болезней
животных, в том числе опасных для человека. Многие их них могут сохранять
свою жизнеспособность, особенно в жидком навозе, достаточно длительное
время, например, возбудители бруцеллеза 110-170 суток, а споры сибирской
язвы  несколько десятилетий.
Содержащиеся в навозных стоках микроорганизмы являются основной
причиной вспышек инфекционных заболеваний как среди населения, так и среди
с/х животных. По данным ФАО, экономический ущерб, причиняемый болезнями
скота и птицы в среднем составляет: в США  15 %, Англии  15 %, Италии 
19 %, Германии  12 % от годовой стоимости продукции животноводства.
Наряду с патогенными микроорганизмами в навозе может образовываться
ряд химических загрязнителей, представляющих опасность для окружающей
среды. В первую очередь это производные азота (нитраты и нитриты, аммиак,
метан, вторичные амины и др.). Некоторые из этих соединений обладают
канцерогенным и мутагенным эффектом, способствуют заболеванию
внутренних органов, разрушению гемоглобина и т. д.
Содержащиеся в органических удобрениях биогенные элементы, в первую
очередь фосфор и азот, попадая в водоемы, обуславливают их интенсивную
эвтрофикацию. В ряде случаев имеет место попадание животноводческих стоков
в подземные воды. Загрязненная химическими соединениями и
микроорганизмами вода становится небезопасной для питьевого снабжения
населения.
Органические удобрения содержат в своем составе также ряд тяжелых
металлов. Попадая в организмы человека и животных, тяжелые металлы
отрицательно сказываются на их жизнедеятельности.
Наряду с загрязнением вод и почв животноводческие стоки оказывают
отрицательное воздействие на качество атмосферного воздуха. Они являются
источниками вредных газов и запахов, обуславливают попадание в воздушную
среду микроорганизмов, отрицательно сказываются на микроклимате
животноводческих помещений и окружающих территорий.
6
Свиноводческий комплекс мощностью 54 тыс. голов ежесуточно
выбрасывает в атмосферу 578 кг аммиака, 3,1 кг сероводорода, 8 кг меркаптанов,
96 кг углекислого газа, 167 кг пыли и миллиарды микроорганизмов. Основным
источником загрязнения воздуха являются животноводческие помещения и
сооружения
по
обработке
бесподстилочного
навоза.
В
воздухе
животноводческих помещений содержание аммиака и микроорганизмов может в
десятки раз превышать ПДК. Дальность распространения загрязнителей зависит
от метеорологических условий, от наличия и густоты древесной растительности.
При слабом ветре аммиак и другие газы далеко не разносятся. В ветреную
погоду они могут распространяться на расстояние 3-4 км и более, что особенно
выражено в безлесных районах.
К физическим факторам загрязнения атмосферы относится шум, уровень
которого на современных комплексах интенсивного типа может составлять от 75
до 95 децибел, что превышает предельно допустимый. Как показывают
эксперименты, уже при 65 децибелах резко снижаются надои молока,
уменьшаются привесы свиней, птиц, крупного рогатого скота.
Положение усугубляется недостаточным объемом навозохранилищ,
плохой их гидроизоляцией и несоответствием площадей утилизации
фактическому выходу бесподстилочного навоза. Кроме того, применять стоки в
качестве удобрений можно лишь после соответствующей подготовки и
обеззараживания, поскольку из-за высокой влажности и отсутствия в них
биотермических процессов увеличивается срок выживания патогенной
микрофлоры.
Бессистемное применение жидких органических удобрений в высоких
дозах ведет к повсеместному загрязнению кормов, почв и грунтовых вод
нитратами, аммонийным азотом, хлоридами и другими соединениями, особенно
на угодьях с расчлененным рельефом. В почвах легкого гранулометрического
состава возрастает содержание фосфатов до 800 мг/кг, что в 3-4 раза превышает
оптимальный уровень. Отмечается также тенденция к повышению содержания
тяжелых металлов и микроэлементов (особенно цинка, марганца и меди) в
пахотном слое.
Между тем для утилизации только жидкой фракции стоков, например,
свиноводческого комплекса на 54 тыс. голов, требуется по меньшей мере
1000-1200 га ЗПО (земледельческие поля орошения). Фактически же их
строилось в 1,5-2 раза меньше. Ситуация осложняется тем фактором, что на ЗПО
вместо многолетних трав нередко возделываются зерновые, которые меньше
всего нуждаются в орошении. Это в свою очередь привело к перенасыщенности
удобрениями оставшихся площадей ЗПО со всеми вытекающими
отрицательными последствиями для природной среды.
Не меньше вреда приносит и поверхностный сток, с которым может
выноситься до 30 % азота и 17 % фосфора, содержащихся в используемых для
орошения стоках. Одним из путей сокращения потерь является выравнивание
поверхности орошаемых угодий и соблюдение научно обоснованного режима
орошения.
7
Наряду с проблемами животноводческих стоков существует проблема
утилизации трупов животных, а также нейтрализации моющих и
дезинфицирующих средств. Скотомогильники обуславливают биологическое
загрязнение окружающей среды, а дезинфицирующие средства относятся к
категории биоцидов, т. е. соединений, способных убивать полезные почвенные
микроорганизмы.
8