INGRASAMINTELE CHIMICE, SURSE DE POLUARE A APEI SI SOLULUI

INGRASAMINTELE CHIMICE, SURSE DE POLUARE A APEI SI SOLULUI

Ingrasamintele chimice sunt substante ce contin unul sau mai multe elemente nutritive care, incorporate in sol, completeaza rezerva de substante nutritive, in forme usor asimilabile in scopul sporirii fertilitatii solului si cresterii productiei vegetale.

Prin completarea deficitului de elemente nutritive in sol, in raport cu cerintele efective ale plantelor si prin influenta pe care acestea o exercita in dinamica tuturor substantelor nutritive ca urmare a reactiilor la care dau nastere in timpul descompunerii - hidrolizare, dizolvare, disociere, urmate de noi recombinari si asimilari, ingrasamintele chimice minerale constituie mijlocul cel mai important de dirijare a nutritiei plantelor.

Cerintele cresterii productiei agricole au determinat o exploatare intensiva a solului care a condus la reducerea rezervelor de substante nutritive disponibile plantelor.

Cunoasterea starii de fertilitate a solului se realizeaza prin cartarea agrochimica diferentiata, pe parcele, ceea ce permite aplicarea rationala, corecta si echilibrata a ingrasamintelor chimice in cadrul unor tehnologii performante de cultura.

Principalele ingrasaminte chimice folosite in tara noastra se pot imparti in urmatoarele grupe mari:

- ingrasaminte cu azot;

-cu fosfor;

-ingrasaminte cu potasiu;

-ingrasaminte complexe;

-ingrasaminte cu microelemente;

Ingrasamintele chimice trebuie pastrate in incaperi uscate, la temperaturi scazute, asezate de preferat pe pardoseala din scandura gudronata sau asfalt.

Incaperile unde se pastreaza ingrasamintele chimice trebuie sa fie construite din caramida, acoperite cu carton gudronat sau cu tigla si situate la o distanta de 30 - 40 m de alte cladiri. Ele trebuie tinute sub observatie stricta.

In conditiile de astazi, cea mai mare parte a producatorilor agricoli utilizeaza ingrasaminte chimice complexe si, in mod deosebit, ingrasaminte care au ca substanta activa azotul. Depozitarea si utilizarea defectuoasa a ingrasamintelor chimice cu azot pot produce prejudicii si intoxicatii dintre cele mai grave pentru om si animale.

Utilizarea nerationala a ingrasamintelor determina aparitia unui exces de azotati si fosfati care are un efect toxic asupra microflorei din sol si duce la acumularea in vegetatie a acestor elemente. Limita dintre deficitul si excesul unui element este greu de sesizat, totul depinzand de natura plantelor si a mediului.

Ingrasaminte chimice cu azot

Necesitatea aprovizionarii plantelor cu azot prin ingrasaminte chimice a fost mult timp subestimata deoarece se consiera ca plantele consumau acest element in cantitati mici si ca in sol el ar veni din atmosfera in cantitate suficienta.Lavoisier studiind imbogatirea in nitrati a solurilor cu continut ridicat de materie organica prin desompunerea acesteia , a intuit valoarea acestora , pentru fertilitatea solurilor si cresterea plantelor.Compusii minerali ai azotului au fost introdusi ca ingrasaminte abia in secolul al XIX.

Dezvoltarea industriei cu azot este dinamizata de o serie de factori obiectivi:

cresterea popuatiei globului;

necesitstea imbunatatirii conditilor de alimentatie;

ritmul de industralizare si urbanizare;

scaderea mainii de lucru in agricultura;

Ingrasamintele azotoase folosite in exces au efectul poluant cel mai intens. Prin levigare, excesul de nitrati intensifica procesul de eutrofizare a apelor de suprafata.

Supradozarile cu ingrasaminte chimice pe baza de azot altereaza flora bacteriana din sol, modificand raporturile dintre distructori si celelalte grupe de organisme ale agrosistemului si fac sa dispara sau inhiba bacteriile fixatoare de azot, anuland regenerarea fertilitatii solurilor.

Ingrasamintele cu azot - se pot clasifica dupa forma de azot continuta:

. cu azot amoniacal - amoniac anhidru NH₃

- sulfat de amoniu (NH₄)SO₄

- clorura de amoniu NH₄Cl

. cu azot nitric - azotat de potasiu KNO₃

- azotat de calciu Ca(NO₃)₂

- azotat de sodiu NaNO₃

. azotat nitric si amoniacal

- azotat de amoniu NH₄NO₃

- nitrocalcar NH₄NO₃ CaCO3

- mefonitrat de amoniu NH₄NO₃(NH₄)₂SO₄

. cu azot amidic - uree CO(NH₂)₂

- cianamida de calciu CaCH₂

Ingrasamintele cu azot se mai pot clasifica si dupa gradul de solubilitate al azotului: -ingrasaminte solubile (majoritatea ingrasamintelor cu azot)

-ingrasaminte greu solubile

Se mai pot clasifica dupa starea fizica:

-ingrasaminte solide

-ingrasaminte lichide

2Circuitul azotului in ecosistemele agricole

Azotul - este un component principal al proteinelor si protidelor, care sunt parte componenta a enzimelor, care intervin in transformarile energetice si de sinteza din planta.

Carenta azotului duce la incetinirea formarii substantelor protidice si la oprirea cresterii frunzelor si a tesuturilor.

Astfel, plantele se opresc din crestere, frunzele raman mici, capata o culoare verde-deschis, se ingalbenesc si cad. Prezenta azotului in sol este datorata activitatii biologice, fara sa provina ca alte elemente nutritive din roca pe care s-a format solul. Atmosfera constituie principalul rezervor, care asigura materia prima pentru diferitii compusi ai azotului, necesar plantelor. Rezervele de azot din sol se reinoiesc permanent in mod natural prin compusii adusi de precipitatii, de procesele microbiologice de sinteza si de descompunere.

Etapele principale in ciclul azotului in natura sub influenta transformatoare a enzimelor specifice sunt:

- fixarea

- asimilarea

- amonificarea

- nitrificarea

- denitrificarea

Fixarea azotului molecular N₂, din atmosfera se realizeaza prin: 1 - bacterii: - rizobium care traiesc simbiotic pe nodozitatile de pe radacinile plantelor legumunoase

azobacterii independente

clostridium independenta

unele alge albastre verzi din speciile Nastoc si Abaena

Asimilarea azotului este realizata de plantele verzi care absorb din sol apa raurilor si a marilor, compusii anorganici de azot.

Plantele autotrofe transforma acesti compusi in substante organice cu azot, aminoacizi si proteine care la randul lor pot fi asimilate de animale.

Amonificarea incepe inca din organismul animalelor prin hidroliza proteinelor si a acizilor nucleici cu formarea de compusi azotati mai simpli, proces care se desfasoara dupa incetarea din viata a acestora, cand are loc descompunerea corpului si toti acesti compusi se reintorc in sol transformati in NH₃.

Nitrificarea este procesul produs in sol, in conditii de aeratie suficienta, reactie neutra sau usor alcalina, umiditate suficienta si temperatura mai mare de 5sC, prin care amoniacul este oxidat de un grup de bacterii si transformat in nitriti si nitrati.

Azotul este luat din sol sub forma de aburi de NH₄⁺ sau NO₃^- si intr-o masura mai mica sub forma de NH₂ sau NO₂^-, forme care provin din materia organica din sol sau prin procese de biosinteza.

Ionul nitric NO₃ se ia usor din planta din solutia solului, dar dupa patrunderea in planta, necesita o energie suplimentara pentru a suferi un proces de reducere in nitriti si apoi in amoniu, dupa care intra in reactie cu acizii organici, care rezulta in procesul de metabolism.

Denitrificarea consta in procesul de reducere a nitratilor in nitriti si amoniac si eliberarea de azot N₂ liber, fenomen care se desfasoara in ultima etapa a ciclului natural al azotului in tesuturile plantelor si animalelor care au intrat in degradare biologica si in sol.

Comparativ cu alte elemente nutritive, azotul determina cele mai mari sporuri de recolta (kg/ha), ducand si la imbunatatirea calitatii acesteia. Este cel mai important factor de nutritie care limiteaza cresterea plantelor.

Eficienta folosirii ingrasamintelor cu azot este discutata in raport cu solul (continutul de humus, de azot mineral, de activ microbiana, de pH si de continutul de argila), planta (specia, varsta), forma azotului din ingrasamant, tehnica de aplicare si tehnologia de cultura.

Nitratii si nitritii avand sarcina negativa nu pot fi absorbiti de complexul coloidal al solului si raman in solutia solului de unde, o parte sunt absorbiti sau metabolizati in plantele superioare sau in biomasa microorganismelor.

O alta parte sunt antrenati cu apa in profunzimea solului prin procesul de levigare (spalare).

Pierderi importante de azot pot avea loc si prin procesul de volatilizare a amoniacului din ingrasamintele cu azot amoniacal, aplicate la suprafata sau pe solurile nisipoase sau prin hidroliza enzimatica a ingrasamintelor care contin azot amidic, precum si pierderi sub forma de oxizi inferiori ai azotului (NO si N₂O) si chiar azot molecular in procesul de reducere a nitratilor.

Circuitul azotului in ecosistemelor agricole e redat in fig 1, plansa 1

Fig.1 Circuitul azotului in ecosistemele agricole

3 Zone vulnerabile sau potential vulnerabile la poluarea cu nitrati din surse agricole

Metodologia pentru delimitarea zonelor vulnerabile a constat in analiza fiecarui subsistem (sol apa, corpuri de apa, surse de nitrati din activitatea agricola)din perspectiva producerii si transmiterii nitratilor proveniti din surse agricole catre corpurile de apa .

Zonele vulnerabile au fost delimitate initial la nivelul unitatilor teritorial administrative.In a doua faza au fost luate in considerare bazinele hidrografice corespunzatoare localitatilor considerate vulnerabile.

Zonele vulnerabile au fost diferentiate in functie de tipul surselor de nitrati:

-surse actuale : activitatile agricole prezente produc un surplus de nitrati ca urmare a densitatii mari de animale

-surse istorice:complexe zootehnice care au fost functionale in trecut si acum au fost dezafectate.

Legislatia pentru zone vulnerabile la poluarea cu nitrati fixeaza o limita pentru incarcarile cu ingrasamint organic (azot), astfel:

-250 kg/ha de N total pe fanete

-210 kg/ha de N total pe terenurile arabile

Acestea reprezinta valori medii pentru intregul teren agricol incadrat ca zona vulnerabila la poluarea cu nitrati. Este necesar a se avea in vedere ca limita de incarcare pentru terenurile arabile scade la 170 kg/ha dupa primii 4 ani de aplicare a planului national de actiune.

Figura 3.1, 2, zone vulnerabile la nitrati in Bazinul Hidrografic Jiu.

Tabel 3.1 Lista comunelor vulnerabile la poluare cu nitrati din surse agricole din Bazinul Hidrografic Jiu

5. Fertilizarea rationala

O fertilizare rationala trebuie sa asigure un compromis acceptabil intre imperativul obtinerii unor randamente economice mai bune ale productiei vegetale si cel de protectie al calitatii mediului, respectiv de protectie a solului, a apelor de suprafata si subterane contra poluarii nutrientii minerali din ingrasamintele aplicate.

O practica de fertilizare rationala presupune procurarea unor informatii tehnico-stiintifice care sa permita un raspuns pertinent la urmatoarele intrebari:

ce fel de nutrienti trebuie aplicati in sol si/sau la o anumita cultura?

care sunt cantitatile adecvate din acesti nutrienti?

ce tip de ingrasaminte este indicat a fi utilizat tinind cont de conditiile de sol, de clima si de particularitatile culturii?

care sunt epocile cele mai potrivite pentru aplicare?

care sunt tehnicile de aplicare pentru a obtine o eficacitate marita in asigurarea culturii cu nutrientii necesari?

Numai o agricultura de inalta tehnica care conserva si amelioreaza fertilitatea solului si potentialul sau productiv este capabila sa asigure sisteme de cultura de inalta clasa si sa protejeze calitatea mediului ambiant.

Pentru evitarea poluarii sunt necesare o serie de precautii atunci cand se efectueaza fertilizarea cu ingrasaminte chimice:

- evitarea fertilizarii cu azot toamna;

fertilizarea cu azot primavara sa fie precedata obligatoriu de analize privind rezerva de nitrati din sol pentru a se administra cantitatea strict necesara pentru completarea continutului de azot specific tipului de cultura practicat;

adoptarea unei maxime prudente atunci cand terenul agricol prezinta fenomenul de scurgere de suprafata, riscul este maxim cand terenul este saturat de apa sau inghetat;

- adoptarea unor masuri de siguranta in cazul stocarii, manipularii si administrarii ingrasamintelor chimice lichide;

- evitarea efectuarii fertilizarii pe soluri lucrate in profunzime pentru a impiedica penetrarea nitratilor spre apele subterane;

- pe terenurile in panta, la culturile pomicole sau viticole, unde sunt frecvente cazurile de eroziune a solului si pericolele de pierdere a nutrientilor prin scurgeri de suprafata, este necesar sa se asigure toate conditiile unei administrari corecte a ingrasamintelor;

- in cadrul culturilor in sere este obligatoriu sa fie evitat ca apele provenite din irigatii, care contin printre alte substantesi fertilizanti, sa fie evacuate in afara;

- se vor utiliza ingrasaminte uscate si cu granulatia optima;

- evitarea administrarii atunci cand umiditatea aerului este ridicata (ceata, ploaie, burnita);

Se recomanda extinderea cu precautie a folosirii ingrasamintelor foliare, care au patruns masiv in ultimii ani pe piata din Romania.

Folosirea acestor ingrasaminte reduce riscul de poluare a apelor cu nitrati datorita cantitatilor mici utilizate, aplicate pe foliajul plantelor, precum si prin stimularea consumului de nutrienti existenti excedentar in sol.

Aceste ingrasaminte se vor folosi numai ca o completare a necesitatilor de productie si nu trebuiesc utilizate in exclusivitate, deoarece evitarea sau neglijarea fertilizarii solului produce saracirea si degradarea acestuia intr-un timp relativ scurt.

CAP. APA SI SOLUL RESURSE NATURALE REGENERABILE

3.1 Apa si importanta ei

In etapa actuala de dezvoltare a societatii datorita complexelor sale utilizari, apa a devenit o resursa naturala deosebit de valoroasa.

Considerata alta data, inepuizabila ca rezerve, in prezent se observa tot mai des nevoia unor cantitati sporite de apa atat de necesare pentru alimenatarea populatiei, agricultura si industrie.

Desi tara noastra este inzestrata cu mari resurse de apa din cauza deversarii tot mai accentuate a reziduurilor exista pericolul ca aceasta sa nu mai poate fi utilizata la intreaga ei capacitate.

La nivel mondial imensa rezerva de apa este raspandita in natura dupa cum urmeaza :

-rezerva de apa dulce - fluvii, lacuri, apa subterana : 0.5 - 1 mil km³

- calote glaciare - 25 mil km³

- rezerva de apa in atmosfera - 50.000 km³ (vapori si nori)

- precipitatii - 120.000 km³/ an

- 500.000 km³/an se evapora.

Total - 1370 milioane km³

Apa pura obisnuita, H2O, are in compozitie 88,89% oxigen si 11.11% hidrogen, greutatea moleculara egala cu 18.

In starea naturala la temperatura si presiune obisnuita, apa este un lichid lipsit de miros, fara gust, iar in strat subtire incolor.

In natura apa se gaseste intr-un circuit continuu si complex.

Circuitul apei de la sursa pana la folosinta poate ingloba si transporta o serie de reziduri rezultate din activitatea umana care modifica si altereaza calitatile sale fundamentale.

Unitatea naturala de formare a resurselor de apa este bazinul hidrografic definit ca teritoriul de pe care un rau isi colecteaza apele.In studiul circulatiei apei in natura (ciclul hidrologic) bazinul hidrografic ca unitate fizico-geografica care inglobeaza reteaua hidrografica pana la cumpana apelor, actioneaza ca unitate functionala, fundamentala si deci ca o unitate de baza pentru gestiunea, amenajarea si protectia resurselor de apa.

Figura 3.1.1 Ciclul hidrologic cu unele aspecte indusa de stresul uman

Dintre cei trei factori de mediu apa, sol, aer, apa este cea mai afectata de poluare creand numeroase probleme pentru pastrarea si imbunatatirea calitatii ei .Sursele de apa care pot fi folosite in aprovizionarea cu apa a populatiei sunt reprezentate de cele trei faze ale circuitului apei in natura : apele de precipitatii, apele de suprafata si apele subterane.

Trebuie precizat ca apele de suprafata au cele mai mari sanse sa fie poluate, insa poluarea apelor subterane este mai periculoasa decat poluarea apelor de suprafata intrucat ele constituite principala sursa de apa potabila.

De exemplu : apa unui rau poluat se infiltreaza si ajunge in fantanile sapate in terasa de catre locuitorii satelor.

Odata cu cresterea populatiei s-a pus tot mai acut problema alimentarii acesteia si rezolvarea s-a gasit in intensificarea si chimizarea agriculturii.

Caracterul nociv al ingrasamintelor chimice se manifesta in doua directii principale :

produc o modificarea a echilibrului biologic in rauri;

prin infiltrare produc o modificarea a mineralizarii apelor subterane;

Circulatia apelor in natura ca: evaporarea, precipitatiile, infiltrarea in sol constituie si un sistem nautral de purificare dar acesta nu este suficient in cazul poluarii.

3.2 Poluarea apei cu nitrati.

In cadrul poluarii apelor cu substante chimice, poluarea cu nitrati ocupa in prezent un loc destul de important, avand in vedere larga raspandire a acestora, in special in mediul agricol.

Folosirea pe scara tot mai larga a ingrasamintelor azotate in scopul sporirii productiei agricole a dus la o crestere sensibila a continutului de nitrati in apa.

Nivelul nitratilor in apa este foarte variat, de la valori mici, putin deasupra limitei admise in apa potabila (30-50 mg/l) si pana la sute de mg/l.

Concentratia azotatilor in sursele de apa din Europa se estimeaza la 300 - 500 mg / l, iar in tara noastra concentratiile de azotati din apa sunt cuprinse intre 30 - 300 mg / l.

In teritoriile de ses, intens fertilizate, in care se face o agricultura intensiva, apa de fantana contine cantitati de nitrati care ajung sau depasesc 100 mg/ l, in timp ce apa fantanilor si izvoarelor din zone impadurite sau de deal nefertilizate contine cantitati scazute de nitrati.

S-a semnalat faptul ca fantanile din interiorul localitatilor amplasate in apropiere de surse de poluare au un continut de nitrati mult mai mare decat fantanile amplasate in afara localitatilor sau decat instalatiile centrale ale caror surse de apa sunt de regula la distanta de colectivitati.

Corelatia intre gradul de poluare a solului cu reziduuri si continutul de nitrati crescut al apelor si produselor agricole cultivate din zonele respective a fost frecvent semnalata de unde rezulta importanta amenajarilor si respectarii zonelor de protectie sanitara a surselor de apa utilizate in alimentarea populatiei.

Examene sistematice privind continutul de nitrati ale apelor de fantana au scos in evidenta faptul ca majoritatea acestor ape au un continut in nitrati care depaseste cu mult cantitatiile maxime admise.

Totodata alaturi de cresterea concentratiilor de nitrati rezultati din degradarea si mineralizarea materiei organice cresc si ceilalti indicatori chimici (amoniac, nitriti) si bacteriologici de poluare a apei.

Cresterea in ultimii ani a continutului de nitrati in sol, ape subterane si de suprafata si vegetatie ca urmarea fertilizarii solurilor cu ingrasaminte azotoase e un fapt cunoscut.

Din datele prezentate de Directia de Sanatate Publica Gorj, in anul 2005, in fantanile publice din localitatile din judetul GORJ s-au inregistrat valori peste limitele admise de Legea privind Calitatea Apei Potabile nr.458/2002 (concentratia maxima admisa a nitratilor=50mg/l)in majoritatea comunelor investigate.

Se redau aceste valori in tabelul 3.1, plansa 3 :

Exemplificam aceasta crestere prin fig 3.1, plansa 4, care arata variatia concentratiei nitratilor din apa fantanilor din localitatile studiate.

Se constata astfel accentuarea procesului de acumulare a compusilor cu azot in apele freatice chiar daca in ultimii ani cantitatile de ingrasaminte chimice au fost diminuate.

O alta consecinta a acumularii unor mari cantitati de nitrati o constituie eutrofizarea apelor.

Eutrofizarea este prezenta in apele de suprafata cu viteza mica de curgere si in special in apele statatoare.

Cresterea rapida in apa a concetratiei de azot duce la o crestere luxurianta a plantelor de apa si in mod special a algelor.

Fenomenul natural de eutrofizare este foarte lent, nitratii accelerand considerabil acest proces.Procesul de eutrofizare prezinta multe neajunsuri insa cel mai grav este faptul ca eutrofizarea creaza mari dificultati la nivelul instalatiilor de tratare in scop potabil al apelor de suprafata ducand pana la alterarea proprietatilor organoleptice ale apei distribuite catre populatie.

Poluarea cu nitrati a apelor a pus bazele dezvoltarii unui sistem de monitorizare si control al calitatii apelor de suprafata si a apelor subterane din punct de vedere al poluarii cu azotati datorita activitatilor agricole.

La apele de suprafata se defineste o stare ecologica care se clasifica astfel : foarte buna, buna, moderata, satisfacatoare, nesatisfacatoare.

Evaluarea starii ecologice a apelor de suprafata are in vedere elementele biologice, elementele hidromorfologice si elementele fizico chimice ale apei.

Evaluarea starii chimice a apelor de suprafata se bazeaza pe incadrarea spatio- temporala in standarde de calitate, in baza unui program de monitoring.

Monitorizarea poluarii apelor subterane are la baza urmarirea in timp a distributiei, ariei de intindere a poluantilor si a concentratiilor acestora in subteran.

Factorii principali care intervin in mecanismele de poluare cu azotati din surse agricole sunt :

-structura si textura solului, care influenteaza viteza de infiltrare a apei in soluri

-panta parcelei-terenurile in panta sporesc riscul de scurgeri prin siroire a fertilizantilor si transferul lor rapid in apa

-distanta parcelei de teren in raport cu reteaua hidrografica

-regimul precipitatiilor-ploaia mobilizeazaformele de azot prin siroire sau infiltratie

-regimul termic in perioada iernii (ierni blande si reci sau ierni umede si uscate) care influenteaza viteza de mineralizare a azotului organic in sol

-natura si invelisul solului, care influenteaza capacitatea vegetatiei de a extrage azotul

-practici de irigare, prin care aportul in exces al apei evacuate in afara sistemului radicular antreneaza formele de azot, la traversarea solului fie spre apele de suprafata prin siroire fie spre apele subterane prin infiltrare ;

Supravegherea la scara regionala a apelor subterane (bazine hidrografice) implica stabilirea de zone de protectie pt captarile de apa destinate potabilizarii (fig 3.2)

Fig 3.2 zone de protectie pt captarile de apa in Bazinul Hidrografic Jiu

Solul si starea lui de calitate

Solul, prin pozitia, natura si rolul sau este un component al biosferei si produs al interactiunii dintre mediul biotic si abiotic, reprezentand un organism viu, in care se desfasoara o viata intensa si in care s-a stabilit un anumit echilibru ecologic.

Factorii care determina calitatea solului sunt:

- factorii naturali care determina calitatea solurilor din Romania sunt: relieful, litologia, clima, vegetatia si timpul.

- factorii antropici sunt cei care au modificat si modifica sensibil calitatea solurilor.

Calitatea solului rezulta din interactiunile complexe intre elementele componente ale acestuia si poate fi legata de interventiile defavorabile si practicile agricole neadaptate la conditiile de mediu, introducerea in sol de compusi mai mult sau mai putin toxici.

Evaluarea calitatii solurilor consta in identificarea si caracterizarea factorilor care limiteaza capacitatea productivaa acestora

Solurile determina productia agricola si starea padurilor, conditioneaza invelisul vegetal, ca si calitatea apei, in special a raurilor, lacurilor si a apelor subterane, regleaza scurgerea lichida si solida in bazinele hidrografice si actioneaza ca o geomembrana pentru diminuarea poluarii aerului si a apei prin retinerea, reciclarea si neutralizarea poluantilor, cum sunt substantele chimice folosite in agricultura, deseurile si reziduurile organice precum si alte substante.

Solurile, prin proprietatile lor de a intretine si a dezvolta viata, de a se regenera, filtreaza poluantii, ii absorb si ii transforma.