В биологическом круговороте, активное участие принимают Почвы, верхние слои Земли, обладающие плодородием, как и другие компоненты природы, характеризуются непрерывностью изменения во времени и пространстве. Почвы развиваются на поверхности любых горных пород под воздействием солнечного тепла, воды, воздуха и различного рода организмов. Почва — геохимический аккумулятор всех элементов; она удерживает и предохраняет их вынос со стоком. Гумус — главное богатство почвы, основа ее важнейших функций, обеспечивающих стабильность экосистем и биосферы в целом. Он накапливает в себе громадное количество солнечной энергии как продукт преобразования растительных материалов.
Гумус почвы определяет ее общее естественное плодородие. Будучи устойчивой динамической системой, с установившимся обменом веществ, она способна противостоять временным перегрузкам, вызванным природными факторами (наводнение, эрозия, морозы, засухи и др.). Но почва весьма чувствительна к длительным воздействиям многих факторов (использование пашни, сенокосов, пастбищ, применение техники и др.). От деятельностичеловека в значительной мере зависит уровень плодородия.
Успехи земледелия, достигнутые в результате внедрения достижений химии, хорошо известны. Высокие урожаи получаются благодаря использованию минеральных удобрений. Статистические данные свидетельствуют о том, что в настоящее время за счет продукции, получаемой с помощью удобрений, обеспечивается пищей каждый четвертый житель нашей планеты. Урожайность многих сельскохозяйственных культур в развитых странах в течение последних 200 лет возросла в несколько раз. Примерно 50 % прироста урожая обусловлено применением удобрений. Вместе с тем излишки удобрений могут отрицательно влиять на растительность, часть из них не усваивается и сносится в водоемы. По этому для рационального ведения сельского хозяйства требуется разумное использование химических средств во избежание весьма серьезных последствий.
Применение минеральных удобрений — один из наиболее ярких примеров использования и регулирования для блага человечества одного из глобальных природных процессов, а именно процесса создания органического вещества путем фотосинтеза. Солнечная энергия для этого процесса, так же как и главные исходные вещества — диоксид углерода и вода, — имеются на поверхности Земли в достаточном количестве. Но для воспроизводства компонентов живого вещества, в первую очередь белков, требуются и другие химические элементы. Так называемая «триаде плодородия»: азот необходимая составная часть белков, без фосфора невозможен их синтез, не менее важен калий, участвующий в фотосинтезе и во многих обменных процессах. Источником доступных для растений форм этих элементов служит почва. Дикие растения после созревания отмирают и с распадом возвращают в почву поглощенные химические элементы, поддерживая биологический круговорот веществ. Масса культурной растительности лишь частично возвращается в почву (примерно 1/3). Человек искусственно нарушает сбалансированный биологический круговорот, вывозя урожай, а вместе с ним поглощенные из почвы химические элементы. Запасы элементов в почве не безграничны, и для восполнения потерь элементов питания растений и повышения урожайности эти элементы вносятся в почву в форме минеральных удобрений. Масса химических элементов, искусственно вводимых в биологический круговорот для увеличения сельскохозяйственной продукции, вполне сопоставима с природными глобальными миграционными потоками. Но следует заметить, что зачастую внесение удобрений не сбалансировано с потребностями культур.
При избытке азота в почве происходит увеличение нитратов не только в поверхностных водах, но и в продукции сельского хозяйства. Поступая в организм человека, нитраты могут частично трансформироваться в нитриты, которые вызывают тяжелое заболевание (метгемоглобинемия), связанное с затруднением транспортировки кислорода по кровеносной системе. Повышенные дозы аммиачных удобрений обусловливают недостаток в организме такого важного для физиологических процессов микроэлемента, как медь. По этому необходима продуманная система охраны почв от избыточного количества соединений азота. Это особенно актуально в связи с тем, что современные города и крупные животноводческие предприятия являются источниками загрязнения азотом почв и вод.
Соединения фосфора значительно менее подвижные по сравнению с азотными. Коэффициент использования фосфора из минеральных удобрений вдвое меньше, чем азота. Динамика фосфора в сельскохозяйственном производстве весьма сложна - из общего количества этого элемента, израсходованного на выращивание корма для скота, 10% поступает человеку с мясными продуктами, 30% закрепляется в почве, а 60% смывается поверхностными водами с экскрементами животных. В итоге, современное интенсивное сельское хозяйство сопровождается загрязнением поверхностных вод растворимыми соединениями фосфора и азота, которые накапливаются в конечных бассейнах стока, способствуя их эвтрофикации. Значительное количество азота и фосфора в доступной форме вызывает бурный рост водорослей и микроорганизмов. Кислород быстро расходуется на дыхание водорослей и окисление их обильных остатков, вскоре создается обстановка дефицита кислорода, погибают рыбы и другие водные животные, начинается их разложение с образованием сероводорода, аммиака и их производных. Эвтрофикацией поражены многие озера, в том числе Великие озера Северной Америки.
В отличие от азота и фосфора, большая часть которых вывозится с урожаем, значительная часть калия возвращается в почву. При внесении высоких доз калийных удобрений, неблагоприятного действия калия не обнаружено, но в силу того, что значительная часть удобрений представлена хлоридами, часто сказывается воздействие ионов хлора, отрицательно влияющего на состояние почвы.
Нужно указать на неблагоприятные условия хранения минеральных удобрений, плохой учет их количества в хозяйствах, недостаточный контроль при внесении. Удобрения часто очень долго хранятся под открытым небом, на краях полей и обочинах дорог загрязняя ближайшие водоемы. В хозяйствах России примерно 20 % складов для хранения химических препаратов не соответствуют элементарным санитарным нормам. В связи с этим нередки случаи отравления и гибели рыбы, птицы и другой живности.
Организация охраны почв при широком использовании минеральных удобрений должна быть направлена на сбалансированность вносимых масс удобрений с урожаем, с учетом конкретных ландшафтных условий и состава почвы. Внесение удобрений должно быть максимально приближено к тем стадиям развития растений, когда они нуждаются в массированном поступлении соответствующих химических элементов. Основная задача охранных мероприятий должна быть направлена на предотвращение выноса удобрений с поверхностным и подземным водным стоком и на недопущение поступления избыточных количеств вносимых элементов в продукцию сельского хозяйства. С экологической точки зрения заслуживает внимания внесение многокомпонентных сбалансированных удобрительных смесей с поливной водой при дождевании на орошаемых землях. Также нужно обратить внимание на то что, основная доля химических обработок посевов сельскохозяйственных культур приходится на авиацию, причем в основном используют самолеты и меньше - вертолеты. С экологических позиций обработка самолетами наименее желательна, так как таит в себе опасность уничтожения полезной фауны, порчи лесных полос и смыва удобрений и пестицидов. Поэтому по возможности следует вносить их наземным способом, заделывая в почву.
Самое главное нужно помнить о том что, загрязнение почв и окружающей среды в целом ведет не только к ухудшению здоровья населения, но и к гибели отдельных видов растительного и животного мира, снижению продуктивности природно-ресурсного потенциала страны. В результате гибели лесов и других девственных территорий исчезают различные виды растений и животных, резко сокращается генетическое разнообразие мировых экосистем, являющихся основой развития биосферы планеты Земля.
«санитарно-защитные зоны — санитарные полосы и земельные участки, выделяемые для ослабления и устранения загрязнений, вредных физических воздействий на здоровье человека».
Для обеспечения экологической безопасности промышленности и сельскохозяйственного производства при выборе места размещения данных объектов, следует учитывать такие особенности, как например размещение с наветренной или подветренной стороны по отношению к населенным пунктам, возможности размещения объектов в водоохраной или рыбоохранной зонах малых рек и водоемов, размещение объектов на покрытых либо не покрытых лесом территориях и т.п.
Все эти вопросы и требования рассматриваются в ходе проведения государственной экологической экспертизы, без положительного заключения которой запрещается строительство или реконструкция промышленных и сельскохозяйственных объектов. Планирование и размещение промышленных и сельскохозяйственных объектов должно осуществляться с учетом создания вокруг них санитарно-защитных зон. Для промышленных предприятий, животноводческих комплексов, предприятий по переработке и хранению сельскохозяйственной продукции, складов минеральных удобрений и средств защиты растений в настоящее время разработаны подробные нормативы санитарно-защитных зон (С.-з. з.).