ТОКСИЧЕСКИЕ И ОПАСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯАЗОТА В ПОЧВАХ

Заболевание метгемоглобинемией возникает единично, если содержание нитратов в воде достигает 40—50 мг/л NO3, и распространено широко, если концентрация нитратов превышает 95 мг/л NO3. Наблюдения во Франции, ФРГ, Нидерландах, США показали, что концентрация нитратов около 45—50 мг/л встречается в 30—50% случаев. Нередко в грунтовых и колодезных водах концентрация нитратов достигает (по NO3) 500—700 и даже 1350 мг/л, что в десятки раз превышает предел, установленный Всемирной организацией здравоохранения, — 45 мг/л.

То же происходит в овощах (арбузах, дынях, помидорах), если допускаются излишне высокие дозы удобрений. Избытки нитратов в засушливое время могут оказаться в фуражных кормах, а также в речной и озерной воде и вызвать ее эвтрофикацию. При этом развивается мощная водная растительность, которая по отмирании сильно ухудшает качество воды.

Избыточные концентрации нитритов и нитратов вызывают нередко и другие заболевания. Наблюдались случаи массового падежа животных вследствие загрязнения постбищ, кормов или воды избытком нитратов. Чаще всего это результат превращения 60—75% гемоглобина в метгемог- лобин. Под влиянием избытка нитратов и нитритов снижается продуктивность скота, имеет место устойчивая яловость коров, а также аборты, мочеизнурение, необычная нервозность.

Нитрозамины, образующиеся в организме при взаимодействии нитритов и аминов, не только канцерогенны, они могут вызывать нарушения хромосомного аппарата и наследственные уродства. Есть также указания на возникновение таких заболеваний, как гипертония, тироид (дефицит йода), авитаминозы (Accumulation of Nitrate, 1972).

В виде газообразных соединений и аэрозолей в атмосферу планеты поступает в среднем ежегодно 400—500 млн. т окислов азота, нитратов и аммонийных солей (UNEP, 1982). В летние солнечные дни газообразные соединения азота и серы под влиянием фотохимических реакций образуют смог, который вызывает приступы удушья и сердечной недостаточности у людей и животных. Облака смога распространяются на сотни километров и достигают даже полярных областей. В конечном счете в виде азотной и серной кислоты или их солей аэрозоли выпадают на сушу. Север Европы, США, Канады сильно страдает от подкисления такими выпадами вод и почв. Так, в Скандинавии за минувшие 25 лет концентрация N03 в атмосферных осадках возросла с 0,2 до 0,7—0,8 мг/л (ЮНЕП, 1982), что нанесло большой урон хозяйству. От кислых выпадов гибнет рыба в озерах, снижается плодородие почв, страдает растительность, чаще болеют люди.

Азотнокислый аммоний, мочевина, сернокислый аммоний как удобрения сильно подкисляют почвы за счет новообразования нитратов и кислотного остатка сульфата аммония. Это, конечно, снижает эффект удобрений, ведот.к потере почвой кальция и магния, микроэлементов. Поэтому применение азотных удобрений на бескарбонатных почвах должно сопрововдать- ся периодическим известкованием. Щелочные почвы предпочтительно удобрять физиологически кислыми удобрениями. При этом происходит активация некоторых микроэлементов. Наоборот, кислые почвы целесообразнее удобрять кальциевой селитрой, цианомидом кальция для выравнивания реакции среды.

Тревожные прогнозы связаны с проблемой озона. Высказывается предположение, что неполные окислы азота, достигнув озонового экрана, могут вызывать его разрушение реакцией окисления окислов N0 до N02 и N03, последовательно отнимая кислород о от озона.

Источники окислов азота разнообразны (продукты наземного сжигания углей, нефти, сжигания топлив сверхзвуковыми самолетами, продукты денитрификации в почвах и водах и др.) .Но особенно тревожат массы неполных окислов азота, возникающие при взрывах атомных бомб, что имело, например, место в 60-х годах, когда окислы азота проникли в заметных количествах до высот 15—25 км к озоновому экрану. В случае ядерной войны озоновый экран планеты будет необратимо разрушен, что явится еще одним фактором уничтожения жизни и биосферы.

Нельзя считать, что вопросы токсичности соединений азота и нарушения стабильности озонового экрана, а также роль окислов азота и процессов денитрификации в этом полностью выяснены. Но в то же время вполне очевидно, что излишнее вовлечение соединений минерального азота в биосферу в виде удобрений неразумно и опасно. Целесообразно совместное использование в земледелии азота органических удобрений, азота, связываемого бобовыми культурами, и пониженных норм азота минеральных удобрений. Баланс азота на полях, в окружающей среде,. в воде и пище должен регулироваться точным выбором видов удобрений, времени и способов их внесения. Должны всемерно предупреждаться выщелачивание и денитрификация соединений азота на полях, так как это вредит здоровью людей и повышает себестоимость продукции.

Мере защиты окружающей среды от избытка соединений азота включают в себя целый ряд вполне доступных приемов: уменьшение норм минеральных азотных удобрений до 100—120 кг/га N при одновременном увеличении доли биогенного азота (бобовые, навоз, зеленые удобрения); запрещение внесения азотсодержащих удобрений по снегу, по замерзшей почве, особенно с самолетов; создание минеральных азотных удобрений с малой скоростью растворения; рациональное использование жидкого навоза крупных центров животноводства, запрещение его сброса в овраги и речки.

Совершенно очевидно, что природный процесс денитрификации, составлявший в прошлом 20—25% в мировом балансе азота (Duvigneaud, 1974;

Delwiche, 1970), не компенсируется в настоящее время увеличением приходных статей азота на планете. Ежегодный избыток азота в биосфере, по приближенным подсчетам, достиг уже 9 млн. т (Delwich, 1970). Дювинье (Duvigneaud, 1974) считает, что в водах, осадках и биомассе задерживается еще больше азота — 18,6 млн. т ежегодно и его количество будет расти. Искусственное усиление процессов денитрификации нецелесообразно и нелегко вызвать. Это было бы расхищением ценностей, созданных природой и человеком. Но разумное ограничение стихийных поступлений азота на поля и в атмосферу (улавливание азота из газовых выбросов, улучшение качества топлива) — назревшая необходимость.

Санитарная безопасность населения и экономические интересы страны в равной степени требуют научно организованного сбора, компостирования и подготовки для использования в виде местных удобрений азот- и фосфорсодержащих органических отбросов. Без этих мероприятий общая и локальная перегрузка приходных статей баланса азота на планете повлечет дальнейшее нарушение его круговорота с увеличением эвтрофикации почв и природных вод.

Растущая потребность человечества в азотных удобрениях неизбежна. Но культура их производства и применения (формы, технология, агротехника и пр.) должна быть радикально реформирована.

Конкретное осуществление всех этих противоречивых мероприятий на национальном и региональном уровнях потребует серьезной научной, опытной и производственной исследовательской работы. Особенно необходимо уточнение баланса азота и форм его соединений в разных регионах и в целом на планете. Это следует делать на основе регулярных измерений и наблюдений на соответствующих станциях с использованием почвенногеохимических (ландшафтных) карт достаточно детального маштаба.