Екологічні наслідки хімізації сільськогосподарського виробництва

Размещено на http://www.allbest.ru/

Екологічні наслідки хімізації сільськогосподарського виробництва

Зміст

Вступ

1. Втрати землі

2. Проблеми забруднення ґрунтів

3. Пестициди

3.1 Застосування пестицидів: цілі та результати

3.2 Види пестицидів

3.3 Групи (покоління) пестицидів

3.3.1 Інсектицид ДДТ

3.4 Екологічні наслідки застосування пестицидів

4. Мінеральні добрива

4.1 Вплив мінеральних добрив на ґрунти

4.2 Вплив мінеральних добрив на атмосферне повітря і воду

4.3 Вплив мінеральних добрив на якість продукції та здоров'я людей

Висновок

Список використаної літератури

Вступ

У виробничому господарстві важливе місце належить сільськогосподарському виробництву. В історії його розвитку можна виділити три етапи. Перший - етап екстенсивного розвитку, який тривав від V-IV тис. до н. е. до XVII століття н. е. Другий етап інтенсивного розвитку сільського господарства - XVIII століття до 1550 року, тобто захоплює епоху індустріалізації. Третій - сучасний етап деструктивного розвитку сільськогосподарського виробництва триває до теперішнього часу. Сільське господарство забезпечує людство продуктами харчування та багатьма видами технічної сировини. Темп збільшення виробництва їжі завжди був нижчим за темп приросту населення.

Одним з найважливіших стримуючих факторів зростання населення були локальні і регіональні соціально-екологічні кризи. Перший регіональний соціально-екологічний криза була пов'язана з тим, що в ряді регіонів світу зросле населення не могло бути забезпечено їжею, одержуваної за рахунок полювання, рибальства і збирання дикорослих плодів. Це стимулювало перехід 5-7 тис. років тому від привласнюючого до виробничого господарства.

На кожного жителя Землі в даний час припадає в середньому близько ј га ріллі. 90% площі оброблених земель знаходяться в тропіках, субтропічному, суббореального поясах і розділені між ними майже порівну. Проте показник відносного використання земель найбільший в суббореального поясі - в смузі лісостепу, степів і прерій (32%). Тут поєднуються найбільш сприятливі ґрунтові та кліматичні умови для вирощування головних землеробських культур. Найбільше значення ґрунту в тому, що люди беруть з неї майже все необхідне для свого життя. В даний час оброблювані землі дають 88% енергії, одержуваної людством з їжею, близько 10% її люди отримують від природних луків, пасовищ, лісів і 2% дають ресурси Світового океану.

1. Втрати землі

Найбільш цінні в сільськогосподарському відношенні землі включають ріллю, поклади і багаторічні насадження. З усіх оброблюваних земель 590 млн. га припадає на частку зернових, що дають на рік 1197500000 т зерна. Незважаючи на велику потребу в розширенні посівних площ, освоєння нових земель в окремих регіонах світу вже практично не приводить до збільшення світової ріллі. По-перше, одночасно з оранкою нових земель значні площі ріллі вибувають з господарського використання з-за різних форм детіріорації, тобто псування землі. Значні витрати на меліорацію часто вже не можуть зупинити цей процес.

Основними причинами втрати частини земельних ресурсів сільського господарства є:

Ерозія ґрунту - змив або здування поверхневого, найбільш родючого шару ґрунту водою і вітром;

Втрата гумусу і зниження родючості внаслідок неправильної агротехніки, в основному через відсутність сівозмін та недостатнього повернення в грунтпоживних речовин;

Підтоплення і вторинне засолення ґрунту, викликаного бездренажним зрошенням і неконтрольованої подачею води;

Машинна деградація ґрунту (переущільнені, порушення структури орного шару, змішує його з підстилаючою породою і т.п.);

Хімічне і радіаційне забруднення ґрунту.

Одним з найбільш серйозних проявів деградації земель є "техногенний опустелювання", викликане діяльністю людини і змінами клімату. Велика площа сучасних пустель має антропогенне походження. Від деградації ґрунту вже постраждали 70% посушливих земель планети (3,6 млрд. га) - територія яка за площею в три рази більше Європи.

2. Проблеми забруднення ґрунтів

Негативний вплив на грунт надають відходи промислових підприємств, вихлопні гази автотранспорту, шахтні води, відходи нафтопромислів. Надмірна кількість марганцю, хрому, міді, кобальту, нікелю, свинцю та інших елементів, що містяться в ґрунтах поблизу заводів, знижує врожайність зернових на 20-30%, бобових на 40, картоплі - на 47, кормової та цукрових буряків на 35%. Забруднення гумусового шару пилом важких металів, їх солей разом з попаданням в грунт сполук сірчаної кислоти діє гнітюче на розвиток рослин, викликає загибель їх кореневої системи, знижує врожай. Тому боротьба з викидами промислових підприємств є одночасно боротьбою за збереження родючості ґрунтів. Технологія виробничих процесів повинна бути побудована так, щоб виключити потрапляння шкідливих відходів, залишків і забруднень у грунт. Забруднення ґрунтів чужорідними хімічними речовинами завдає їм великої шкоди. Для боротьби зі шкідниками сільськогосподарських рослин і з бур'янами широко застосовують різноманітні отрутохімікати: пестициди, інсектициди, гербіциди, дефоліанти.

Встановлено, що стійкі пестициди, які захищають рослини від шкідників, хвороб і бур'янів, зберігають до третини врожаю, але одночасно вони негативно впливають на чисельність і активність ґрунтової фауни і мікроорганізмів. Пестициди та продукти їх природних перетворень шкідливі для личинок таких необхідних у природі тварин, як комахи-запилювачі та комахи-ентомофаги, комахоїдні, хижі, для промислових птахів і ссавців. Залишки пестицидів разом із зібраним врожаєм і водою можуть потрапляти у воду, завдаючи шкоду здоров'ю людини. Вирішити проблему застосування пестицидів у сільському господарстві можна суворої дозуванням і вмілим їх використанням. Необхідно створювати такі препарати, які порівняно швидко руйнуються, а продукти їх природної переробки мають бути неотруйними. В останні роки для боротьби з сільськогосподарськими шкідниками стали застосовувати нові швидко розкладаються препарати. Однак проблема отримання отрутохімікатів вибіркової дії вимагає подальших розробок. Інша проблема - правильне використання хімічних добрив. Неправильний підбір мінеральних добрив може викликати надмірне подщелачивание або підкислення ґрунту. Для лісових кислих ґрунтів необхідні подщелачівающіх добрива (натрієва і амонійна селітри), вапнування ґрунту. На карбонатних ґрунтах і в аридних районах потрібні Підкислюючі добрива: суперфосфат, сульфат амонію та ін. особливо обережно слід застосовувати мінеральні добрива на ґрунтах, що зазнають засолення. Істотним фактором забруднення середовища є хімізація сільського господарства. Навіть мінеральні добрива при неправильному їх застосуванні здатні наносити екологічний збиток при сумнівному економічному ефекті. Високі дози азотних добрив є однією з причин накопичення в рослинах нітратів. Самі по собі вони не дуже токсичні. Але при вживанні рослинних продуктів в їжу містяться в них нітрати під дією мікрофлори кишечнику відновлюються у нітрити, які у багато разів більш токсична.

3. Пестициди

Поняття пестициди (від пестіс - зараза, цедерс - вбивати) об'єднують групу речовин, які використовуються для знищення або зниження чисельності небажаних для людини організмів. Практично всі ці речовини відносяться до ксенобіотиків, тобто чужим для живих організмів і біосфери в цілому.

3.1 Застосування пестицидів: цілі та результати

Пестициди можна розглядати як дитя культурного господарства. Їх застосовують найчастіше в штучно створюваних людиною системах (агроценозах) або в природних екосистемах, де порушені механізми саморегулювання (гомеостаз).

Іноді пестициди доводиться застосовувати й у стабільних природних екосистемах для придушення спалахів масового розмноження окремих організмів, обумовлених природним ходом розвитку. Остання зазвичай найбільш часто зустрічається в лісових екосистемах. Наприклад, подібні спалахи характерні для комах, що харчуються листям або хвоєю дерев. Такі комахи, сибірський шовкопряд, листовійки, пильщики та інші, здатні пошкоджувати, а нерідко і знищувати ліси на тисячах і навіть мільйонах гектарів.

Широко використовуються пестициди також для боротьби з комахами (комарі, мошки, ґедзі), тваринами - переносниками хвороб (гризуни, іксодові кліщі, малярійний комар, москіти). Є відомості, що завдяки пестицидів вдалося попередити або різко послабити приблизно 30 хвороб людини і домашніх тварин, врятувати не менше 25 млн. чоловік і попередити близько 1 млрд. захворювань. Відзначається, що в другій світовій війні від висипного тифу (переносник - із м'яса воша) багато в чому завдяки пестицидів померло менше людей, ніж від поранень (у всіх інших війнах співвідношення було протилежним). Саме пестициди дозволили майже повністю ліквідувати або звести нанівець такі хвороби, як малярію, кліщовий енцефаліт, туляремію та інші.

3.2 Види пестицидів

У 40-х роках нашого сторіччя для знищення шкідливих (з точки зору людини) організмів почали широко застосовувати синтетичні органічні сполуки - пестициди.

У залежності від об'єкта призначення їх поділяють на інсектициди (лат. інсекто - комаха) - вбивають комах, гербіциди (лат. Херба - трава) - знищують бур'яни, фунгіциди (лат. фунгус - гриб) - засоби проти грибкових захворювань, акарициди (лат. акарос - кліщ) - знищення кліщів, альгіциди (лат. Альга - водорість) - знищення водоростей та ін. Жоден з цих хімікатів не має абсолютну вибірковість і становить загрозу для інших груп організмів, у тому числі для людей. Тому всі вони - біоциди, тобто речовини, які загрожують різним формам живого.

Навіть порівняно мало токсичні пестициди не піддаються ферментативному розкладанню. Ніякі організми не мають у своєму розпорядженні відповідними механізмами детоксикації. Майже всі пестициди є ксенобіотиками.

До групи пестицидів входять, крім цього, речовини, що змінюють фізіологічні функції організмів або впливають на окремі їх органи (безпліддя, хвороби, поведінку і т.п.).

Відповідно існує велика кількість більш приватних назв речовин з групи пестицидів.

Дефоліанти (лат. де - видалення, відділення, Фолиум - аркуш) - для видалення листя з рослин; дефлоранти (флора - богиня квітів) - для знищення квіток рослин; репеленти (лат. репелленс - відштовхуючий, відганяють) - для відлякування тварин, атрактанти (лат. аттрахере - залучати) - для залучення тварин, фуміганти (лат. фуміокурівать, диміти) - для обкурювання сільськогосподарських угідь або різного виду приміщень з метою дезінфекції і т.п.

3.3 Групи (покоління) пестицидів

Останнім часом перевага віддається пестицидів високого ступеня отруйності, але з коротким періодом життя (пестициди третього покоління, за Б. Небель).

До них, зокрема, відносяться фосфорорганічні сполуки (дихлофос, карбофос, хлорофос і ін.) Період їх життя зазвичай коливається від декількох днів до тижнів. Інші властивості характерні для пестицидів з групи галагенірованих вуглеводнів (пестициди другого покоління). До них відносяться здобув широку популярність ДДТ (дихлордифенілдіхлоретан), а також Діелдрин, ліндан, альдрин та інші.

Найважливіший їх негативний екологічний ефект - тривалий період життя, хоча й за дещо нижчою отруйності, ніж у фосфороганічних пестицидів. Так, ДДТ зберігається в навколишньому середовищі десятки років (період напіврозпаду близько 20 років).

Поряд з тривалістю життя самих пестицидів слід враховувати ступінь впливу на організми або окремі елементи екосистем продуктів їх розпаду. У цьому відношенні найбільш показові пестициди, які містять важкі метали (свинець, миш'як, ртуть).

Вони можуть бути як органічної природи, наприклад ртутьорганічні (гранозан, меркуран та ін.), так і неорганічні, наприклад мишьяковмісні (арсенат натрію, арсенат калію).

Ці пестициди Б. Небел відносить до першого покоління. Вони відрізняються значною стійкістю (ртутьорганічні - до 10 років). Але ще більшою стійкістю і негативним ефектом характеризуються продукти їх розпаду.

Представлені важкими металами. Останні здатні накопичуватися в ґрунтах, ланцюгах живлення і відповідно в продуктах, що споживаються.

3.3. 1 Інсектицид ДДТ

У 1938 р . був рекомендований до застосування сильний інсектицид - дихлордифенілтріхлоретан (ДДТ). Здавалося, що люди отримали "диво зброя", речовина надзвичайно токсична для комах і щодо нешкідливе для людини. ДДТ мав широкий спектр дії, був стійкий у навколишньому середовищі, а виробництво його було зовсім недорогим.

Зниження чисельності шкідників завдяки застосуванню ДДТ у багатьох випадку призвело до різкого зростання врожаю. Крім того, ДДТ виявився ефективним засобом боротьби з комахами - переносниками інфекційних захворювань (висипного тифу, малярії та ін.) Переваги ДДТ здавалися настільки видатними, що його автор - швейцарський хімік П. Мюллер отримав за своє відкриття Нобелівську премію.

Не дивно, що ця речовина очолило нескінченний перелік пестицидів, світова колекція яких виросла до 6000 найменувань, а їх виробництво досягло 1,2 млн. т на рік.

Однак незабаром стало очевидним, що застосування пестицидів викликає цілий ряд проблем:

O Пристосовність і розвиток стійкості шкідників до застосовуваних препаратів.

O Відновлення та вторинні спалахи чисельності шкідників, підвищення їх агресивності.

O Зростання витрат на застосування в зростаючих дозах все нових і більш дорогих пестицидів.

O Негативний вплив на природне середовище та здоров'я людини.

На початку 1970-х років застосування ДДТ в більшості розвинених країн було заборонено. На зміну йому прийшли менш токсичні препарати, швидше руйнуються в навколишньому середовищі. Через більш як півстоліття з початку застосування пестицидів слід визнати, що безпрецедентна хімічна війна з шкідниками сільського господарства практично повністю програна. Незважаючи на багатомільярдні витрати на виробництво та застосування пестицидів, втрати врожаю від шкідників не зменшилися.

Комахи пристосовуються до отрути набагато швидше, ніж у вихідних форм. Вже не існує ефективних засобів проти таких шкідників, як колорадський жук, совка, капустяна міль. У результаті люди не зуміли надійно захистити рослини, не змогли повністю знищити жодного виду шкідливих організмів, зате істотно збільшили забруднення ґрунтів і біосфери в цілому. Що стала вже класичною історія ДДТ наочно ілюструє загрозу хімізації сільського господарства.

Пестициди поступово накопичуються в ґрунті і воді, а потім по харчових ланцюгах переходять у рослини, в тварин і організм людини. Хоча ДДТ вже багато років зняте з виробництва і повсюдно заборонений до застосування, у природному середовищі циркулюють близько мільйона тонн цього отруйної речовини. Його виявляють у воді та повітрі, в організмах тварин і людини, навіть у тих районах земної кулі, де ніколи не проводилися хімічні обробки рослин.

Застосування ДДТ та його аналогів мало безліч серйозних екологічних наслідків. У результаті забруднення ґрунту і зараження біосфери гинуть цілі популяції корисних комах, риб, птахів та інших тварин. За даними ВООЗ, отруєння пестицидами щороку вражає в світі до двох мільйонів людей і забирає до 40 тис. людських життів.

3.4 Екологічні наслідки застосування пестицидів

Досить зазначити, що тільки близько 1% внесеної у середовище отрути має безпосередній контакт з тими видами організмів, проти яких вони застосовуються. Решта їх маса потрапляє в різні ланки середовища і небайдужа для їх мешканців.

Екологічна шкідливість пестицидів залежить в основному від їх отруйності, тривалості життя, здатності вибірково діяти на окремі організми та трансформацій у середовищі. Є дані, що сумно відомий ДДТ під дією ультрафіолетового випромінювання перетворюється на інший стійкий і отруйний вуглеводень - поліхлоровані біфеніл (ПХБ). Останній, як і сам ДДТ, має значний термін життя, накопичується в ланцюгах харчування, вражає репродуктивні та інші структури.

Пестициди хоча і мають вибіркову дію на організми, але ця вибірковість відносна.

Практично немає пестицидів, які в тій чи іншій мірі не вражали інші організми, особливо близькі в систематичному відношенні. Тим більше що дуже часто концентрація пестицидів в ланцюгах харчування збільшується в силу біоакумулюючого ефекту.

Парадоксальний результат використання пестицидів з'являється і в тому, що збільшення обсягів їх застосування не позбавляє від втрат продукції. Зберігає свій сенс вираз "людина отримує від сільського господарства лише те, що йому зволіли залишити шкідники".

Сказане, проте, не означає, що треба або повністю відмовитися від пестицидів, або постійно збільшувати обсяги їх застосування.

Пестициди, які заподіюють мінімальної шкоди середовищі та екосистем (наприклад, з коротким терміном життя), доцільно застосовувати лише в тих випадках, коли інші методи не дозволяють досягти поставленої мети. Наприклад, для зняття "спалахів чисельності" небажаних видів.

В інших випадках треба використовувати більш м'які методи. Їх зазвичай називають "безпестицидні технології", "біотехнології", "біологічні заходи боротьби зі шкідниками" і т.п.

Нова стратегія захисту сільськогосподарських культур повинна, мабуть, виходити не з ідеї знищення неугодних нам форм життя, а з ідеї контрольованого співіснування з ними і заборони чисельності агресивних видів, що припускає збереження біорізноманіття і все більш широке застосування біологічних способів боротьби з шкідниками.

4. Мінеральні добрива

Мінеральні добрива - неминучий наслідок інтенсивного землеробства. Є розрахунки, що для досягнення бажаного ефекту від застосування мінеральних добрив світове споживання їх має скласти близько 90 кг/рік на людину.

Сумарне виробництво добрив в цьому випадку досягає 450-500 млн. т/рік. В даний час світове виробництво міндобрив дорівнює 200-220 млн. т/рік або 35-40 кг / рік на особу.

Застосування добрив можна розглядати як один із проявів закону збільшення вкладення енергії в одиницю виробленої сільськогосподарської продукції. Це означає, що для отримання однієї і тієї ж прибавки врожаю потрібна все більша кількість мінеральних добрив. Так на початкових етапах застосування добрив надбавку 1 т зерна з га забезпечує внесення 180-200 кг азотних туків. Наступна додаткова тонна зерна пов'язана з дозою добрив в 2-3 рази більшою.

Екологічні наслідки застосування мінеральних добрив доцільно розглядати, принаймні, з трьох точок зору:

1. Місцевий вплив добрив на екосистеми і ґрунту, в які вони вносяться;

2. Позамежне вплив на інші екосистеми та їх ланки, насамперед на водне середовище та атмосферу;

3. Вплив на якість продукції, одержуваної з удобрених ґрунтів, і здоров'я людей.

4.1 Вплив мінеральних добрив на ґрунти

У ґрунті як системі відбуваються такі зміни, які ведуть до втрати родючості: підвищується кислотність, змінюється видовий склад ґрунтових організмів, порушується кругообіг речовин, руйнується структура, яка погіршує інші властивості.

Є дані (Мінєєв, 1964), що наслідком збільшення кислотності ґрунтів при застосуванні добрив (перш за все кислих азотних) є підвищений вимивання з них кальцію і магнію. Для нейтралізації даного явища потрібно вносити в грунт ці елементи. Фосфорні добрива не мають настільки вираженим підкислюючим ефектом, як азотні, але вони можуть викликати цинкове голодування рослин і накопичення стронцію в одержуваної продукції. Багато добрива містять сторонні домішки. Зокрема, їх внесення може підвищувати радіоактивний фон, вести до прогресивного накопичення важких металів.

Основний спосіб зменшити ці наслідки - помірне і науково обґрунтоване застосування добрив (оптимальні дози, мінімальна кількість шкідливих домішок, чергування з органічними добривами та ін.) Слід також пам'ятати вираз, що "мінеральні добрива є засобом маскування реальностей". Є, наприклад, дані, що з продуктами ерозії ґрунтів виноситься більше мінеральних речовин, ніж їх вноситься з добривами.

4.2 Вплив мінеральних добрив на атмосферне повітря і воду

Вплив мінеральних добрив на атмосферне повітря, як і воду, пов'язано в основному з їх азотними формами. Азот мінеральних добрив надходить у повітря або у вільному вигляді (в результаті денітрифікації), або у вигляді летючих сполук (наприклад, у формі закису N2O). За сучасними уявленнями, газоподібні втрати азоту з азотних добрив складають від 10 до 50% від його внесення.

Дієвим засобом зниження газоподібних втрат азоту є науково обґрунтоване їх застосування (внесення в коренеподібну зону для якнайшвидшого поглинання рослинами, використання речовин - інгібридів газоподібних втрат, наприклад нітропіріну та ін.). Найбільш відчутний вплив на водні джерела, крім азотних, надають фосфорні добрива.

Винесення добрив у водні джерела зводиться до мінімуму при їх правильному внесенні. Зокрема, неприпустимо розкидання добрив по сніговому покриву, розсіювання їх з літальних апаратів поблизу водойм, зберігання під відкритим небом і т.п.

4.3 Вплив мінеральних добрив на якість продукції та здоров'я людей

Міндобрива здатні чинити негативний вплив як на рослини, так і на якість рослинної продукції, а також на організми, її споживають. Основні з таких впливів представлені в таблицях 1, 2.

При високих дозах азотних добрив збільшується ризик захворювання рослин. Має місце надмірне накопичення зеленої маси, і різко зростає ймовірність вилягання рослин. Багато добрива, особливо хлоровміщуючі (хлористий амоній, хлористий калій), негативно діють на тварин і людини в основному через воду, куди надходить вивільняється хлор. Негативна дія фосфорних добрив пов'язано в основному з які у них фтором, важкими металами і радіоактивними елементами. Фтор при його концентрації у воді більше 2 мг / л може сприяти руйнуванню емалі зубів.

Таблиця 1. Вплив мінеральних добрив на рослини і якість рослинної продукції (за різними джерелами)

ґрунт ерозія пестицид мінеральний

Таблиця 2

Вплив мінеральних добрив на тварин і людини (за різними джерелами)

Висновок

Від ґрунту та її родючості залежить життя людей. Грунт вважають великої лабораторією, арсеналом, що приносять засоби виробництва, предмет праці, місце для поселення людей. Тому про грунт необхідно піклуватися завжди, щоб виконати свій обов'язок - залишити її поліпшеною наступним поколінням.

Оброблювані землі - результат складних природних процесів і праці багатьох поколінь людей. Тому якість ґрунтів багато в чому залежить від тривалості обробітку землі і культури землеробства. Разом з урожаєм людина вилучає з ґрунту значну кількість мінеральних і органічних речовин, тим самим об'єднуючи її.

Так, при врожаї картоплі в 136 ц / га грунт втрачає 48,4 кг азоту, 19 кг фосфору і 86 кг калію. Тому необхідно систематично поповнювати запаси цих елементів у ґрунті внесенням добрив. Застосовуючи необхідні сівозміни, ретельно обробляючи і удобрюючи грунт, людина підвищує її родючість настільки значно, що більшість сучасних оброблюваних ґрунтів слід вважати штучними, створеними за участю людини. Таким чином, в одних випадках вплив людини на ґрунти призводить підвищенню їх родючості, в інших - до погіршення, деградації та загибелі.

До особливо небезпечних наслідків впливу людини на ґрунти слід віднести прискорену ерозію, забруднення чужорідними хімічними речовинами, засолення, заболочування, вилучення ґрунтів під різні споруди (транспортні магістралі, водосховища та ін.) Збиток, що наноситься ґрунтам в результаті нераціонального використання земель, прийняв загрозливий характер.

Зменшення площ родючих ґрунтів відбувається у багато разів швидше, ніж їх освіту. Особливо небезпечна для них прискорення ерозія.

Список використаної літератури

1. Константинов В.М. Охорона природи. - М.: Видавничий центр "Академія", 2000.

2. Воронков Н.А. Екологія загальна, соціальна, прикладна. - М.: Агар, 2000.

3. Боков В.А. та ін. Геоекологія. - Сімферополь: Таврія, 1996.

4. Акімова Т.А., Хаскин В.В. Екологія. Людина - Економіка - Біота - Середа. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001

Размещено на Allbest.ru