Экологические проблемы при использовании минеральных удобрений:
Нитраты, их негативное влияние и пути его предотвращения

автор:

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

Основні причини цього такі: використання в господарствах екологічно шкідливих технологій вирощування культур; застосування мінеральних, в основному азотних і органічних добрив у досить високих нормах; незбалансоване живлення 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 чисельності нітратів у рослинницькій продукції не можна розглядати як наслідок інтенсифікації застосування азотних добрив, воно визначається сукупністю багатьох зовнішніх і внутрішніх факторів.

Складність проблеми нітратів у тому, що нітрати — основне джерело азотного живлення, а надлишок цих сполук призводить до важких екологічних наслідків, що впливають на стан здоров’я людини і тварин.

Основна небезпека надходження нітратів в організм людини пов’язується з виникненням метагемоглобінемії, канцерогенних новоутворень, імунодепресивної дії, а також зниженням резистенції організму до впливу канцерогенних і мутагенних агентів.

Суть метагемоглобінемії полягає в тому, що нітрати і нітрити перетворюють гемоглобін на метагемоглобін, не здатний переносити кисень, порушує клітинні мембрани і навіть генетичний апарат, а інактивуються лише аскорбіновою кислотою.

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

Однак ця проблема для людства нова і дуже актуальна, а в перспективі гострота її буде зростати, особливо в країнах і окремих хліборобських регіонах з інтенсивним концентрованим застосуванням мінеральних (азотних) добрив.

У цьому відношенні особливу небезпеку являє надлишкове нагромадження нітратів в овочевих культурах, бо в їжу людина використовує в основному вегетативні частини.

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 тощо.

У рослинних продуктах встановлюється максимально допустимий рівень залишкових кількостей нітратів і нітритів — МДР. Наприклад, для картоплі він становить — 80 мг/кг, капусти і моркви — 300, столових буряків — 1400, огірків — 150 мг/кг.

Всесвітня організація охорони здоров’я вважає допустимий вміст нітратів у дієтичних продуктах (сюди належить багато різних овочів) до 300 мг/кг сирого продукту.

Нешкідлива допустима норма споживання нітратів за добу становить 3,6 мг/кг маси людини.

Нітрати — природний складовий елемент біосфери, який існував багато мільйонів років до появи людини. Лише в останні десятиріччя вибуховий ріст використання азотних добрив, а також всезростаюче надходження нітратів у навколишнє середовище з інших джерел призвели до того, що навантаження нітратів оцінюється в 150—350 мг/люд. на добу і продовжує зростати.

Через складність і актуальність проблеми розглянемо її більш докладно.

Нітрати — це добре розчинні у воді солі азотної кислоти. В рослини вони надходять з ґрунту. І чим більше там нітратів, тим більше їх буде і в рослинах. Але за певних умов ці сполуки нагромаджуватимуться і без внесення високих норм органічних і мінеральних добрив.

Таблиця №1
МДР і ПДК нітратів та нітритів у продуктах і кормах (сирий продукт)
Овочево-баштанні культуриМДР, мг/кг по нітратіонуКормиГДК, мг/кг
НітратиНітрити
Картопля80Комбікорм для великої рогатої худоби50010
Капуста300Комбікорм для свиней і птиці2005
Морква300Сіно, солома50010
Помідори60Зелений корм20010
Огірки150Картопля30010
Столові буряки1400Кормові буряки80010
Цибуля ріпчаста60Силос20010
Цибуля на вигонку400Зерно30010
Дині45Трав’яне борошно80010
Кавуни45Жом сухий80010
Макуха20010

Які ж це джерела нагромадження нітратів у ґрунті? Під впливом мікроорганізмів-нітрофікаторів, які є в будь-якому ґрунті, відбувається мінералізація органічної речовини (гумусу) і внесення органічних добрив (гною, торфу, перегною), внаслідок чого утворюються нітрати, а процес зветься нітрифікацією. Оптимальними умовами інтенсифікації є добра аерація ґрунту, вологість 60—70% ПВ, температура 25—35°С, рН 6—8. За таких умов і високому вмісті органіки в ґрунті може нагромаджуватися велика кількість нітратів.

Друге джерело — азотні добрива: натрієва селітра — нітратний азот, сірчанокислий амоній — амонійний азот, карбамід (сечовина) — амідний азот.

Амонійний і амідний азот у ґрунті під впливом тих же нітрифікуючих мікроорганізмів поступово переходить у нітратний. За сприятливих умов нітрифікації, про що говорилося вище, весь азот за 2—3 дні може повністю перетворитися в нітратний. Тому при внесенні високих норм азотних добрив, навіть таких, що не містять нітратного азоту, в ґрунті може нагромаджуватися велика кількість нітратів.

Нітратний азот у ґрунті рухливий і при поливі або в дощову погоду легко вимивається за межі кореневої зони, особливо на легких ґрунтах.

Нітрати, поряд з амонійним азотом, є основними джерелами азотного живлення рослин. Нагромадження нітратів — це природне фізіологічне явище, однак важливо, щоб їх у рослинах не було в надмірній кількості.

      Інтенсивність процесів синтезу, що містять азот органічних сполук, залежить від ряду таких факторів.
  • Достатня кількість вуглеводів у рослинах, які утворюються в процесі фотосинтезу. Для цього рослина повинна мати розвинутий, не уражений хворобами і не пошкоджений шкідниками листковий апарат і достатньо світла, особливо в умовах захищеного ґрунту.
  • Живлення рослин має бути збалансоване за фосфором, калієм, магнієм і мікроелементами.
  • Забезпеченість рослин вологою і оптимальною температурою.

Отже, щоб запобігти надлишковому нагромадженню нітратів у рослинах, необхідно, з одного боку, регулювати кількість мінерального азоту в ґрунті, з другого — створювати умови найбільш продуктивного використання азоту, що використовується для формування органічної речовини, тобто врожаю.

На нагромадження нітратів у. рослинах впливають не тільки норми азоту, а й освітлення, співвідношення поживних елементів у середовищі, агротехніка, погодні умови тощо. Так, затінення рослин (азот має перевагу над фосфором і калієм) і дощова погода сприяють нагромадженню нітратів у рослинах.

Для запобігання надлишковому нагромадженню нітратів з добрив не можна допускати надлишкового однобічного внесення азотних добрив, особливо при недостачі в ґрунті фосфору, калію та інших поживних елементів.

На вміст нітратів в овочах, які вирощують в умовах захищеного ґрунту, впливає освітлення і температура. В теплицях, при вирощуванні овочів (цибуля, редиска, крес-салат, шпинат) в умовах довгого дня, за даними швейцарських вчених, вміст нітратів був значно менший. При короткому дні нітратів нагромаджувалося більше, особливо в умовах високих температур. Причому в листкових пластинках шпинату і крес-салату їх нагромаджувалося в два рази менше, ніж у черешках.

При вирощуванні овочів в умовах короткого дня нітратів було значно більше в ранкові години, ніж у вечірні. Тому висновок вчені зробили такий: при вирощуванні їх у теплицях слід підтримувати помірний тепловий режим, а врожай краще збирати наприкінці дня. Існують й інші шляхи зниження нітратів у рослинах. Для цього необхідно ретельно враховувати біологічні властивості культур і поживний режим ґрунтів, овочі вирощувати на високому агротехнічному фоні.

Овочеву продукцію з низьким вмістом нітратів можна одержувати при помірному живленні азотом рослин у молодому віці, посиленому азотом у період інтенсивного росту листкового апарату, головному режимі живлення азотом у період достигання качанів і коренеплодів. При цьому необхідні: комплексне використання методів листкової, тканинної і ґрунтової діагностики для контролю за живленням рослин; застосування невеликих стартових норм мінеральних добрив і підживлень за даними діагностики. Обов’язково слід вирощувати овочеві культури після найкращих попередників (однорічних і багаторічних трав), систематично вносити органічні добрива — гній і сидерати.

Вміст нітратів у бульбах картоплі значно (на 30%) зменшується при внесенні молібдену. Німецькими спеціалістами запропоновано новий спосіб збирання коренеплодів, який дає можливість на 60—80% знизити в них вміст нітратів. При вирощуванні моркви і петрушки вони рекомендують розпушення міжрядь за допомогою ротаційної мотиги на відстані не більше 7 см від рослин за декілька днів до збирання врожаю. У столових буряків за день до збирання підрізують коріння бурякопідіймачами.

Внаслідок таких обробітків обривається основна маса всмоктувального коріння, що різко зменшує надходження в рослини води і поживних речовин з ґрунту, в тому числі азоту в нітратній формі. В той же час продовжуються процеси асиміляції у листках рослин і надходження в коренеплоди вуглеводів, що сприяє перетворенню нітратів у інші азотні форми. Завдяки цьому їх вміст у них значно зменшується. При перевищенні допустимого вмісту нітратів (але не більше як у 2 рази) овочі слід використовувати для приготування блюд з багатокомпонентною рецептурою, де вони не повинні перевищувати 50% складу блюд. З таких овочів, після попереднього відварювання, можна приготувати гарнір, запіканки та інші кулінарні вироби. Відвар при цьому споживати забороняється.

Продукти з вмістом нітратів, що перевищують допустимі концентрації (не більше як 2 рази), можна використовувати після технологічної переробки (соління, квашення, маринування).

При попередній і термічній кулінарній обробках, а також різних видах консервування (соління, квашення, маринування) кількість нітратів у рослинних продуктах суттєво знижується (від 10 до 80%), але при сушінні або одержанні соків вміст їх зростає в готовому продукті.

Нині є рекомендації по способах зниження вмісту нітратів у овочевій продукції безпосередньо перед використанням у їжу. Так, рекомендується вживати свіжоприготовлені салати або цілі овочі. Не можна готувати овочі в алюмінієвому посуді. Встановлено, що вживання аскорбінової кислоти підвищує інтенсивність розкладання нітратів. При нітратних отруєннях значний оздоровчий ефект дає застосування елеутерококу.

У цілому ж вирішення проблеми нітратів знаходиться на початковій стадії, у міру нагромадження матеріалу з’являються нові методи і прийоми, що дають можливість виключити негативний вплив їх на здоров’я людини.