Стремление увеличить ресурсы питания приводит к быстрому ухудшению экологической ситуации в сфере сельскохозяйственного производства. Происходят истощение почвы (уменьшение гумуса), ее уплотнение и засорение минеральными веществами, ядохимикатами, загрязнение водоемов, продуктов питания. В результате недостатка в почве органических удобрений в последнее время наблюдалось существенное снижение гумуса.
Потери гумуса в процессах минерализации при культивировании различных культур приведены ниже.
Овощные культуры и картофель
Зерновые
Травы
однолетние
многолетние
Потери гумуса, кг/га в год
1300—1800 700—900
500—700 700—900
Некоторые фермерские хозяйства, издавна широко применяют в качестве органического удобрения навоз. В среднем 1 т навоза дает 40—50 кг гумуса. Ежегодно на 1 га земли вносят 10—20 т навоза, что позволяет возобновить запасы гумуса.
Необходимо отметить, что на фоне недостатка гумуса в почвах снижается эффективность применения минеральных удобрений. В 1948 г. в Чехословакии 1 кг минеральных удобрений обеспечивал получение 100 кг пшеницы или 162 кг зерна кукурузы. Двадцать лет спустя (1968 г.) то же количество минеральных удобрений дали лишь 26 кг пшеницы или 34 кг кукурузы (Малек, 1978).
Эффективность использования 1 т навоза видна из приведенных ниже данных.
Пшеница озимая
яровая Рожь
Многолетние травы для сена Зеленая масса для силосования
Сахарная свекла
Картофель
Прибавка урожая, кг
27
17
24
36 153 182 101
Производство минеральных удобрений связано с большим потреблением энергии. Снижение эффективности минеральных удобрений наблюдается, в частности, в западных странах. Об этом свидетельствуют средние данные за 1940 и 1985 гг. (табл. 1). В 1940 г. почвы содержали достаточно гумуса. Как видно из таблицы, увеличение количества вносимых в почву минеральных удобрений в 11,5 раза дало рост урожая зерновых всего на 13,5%. Одновременно применение минеральных удобрений на фоне низкого содержания в почве органических веществ вызывает большой унос минеральных веществ с водой, что ухудшает экологическую ситуацию в регионе.
Создание больших животноводческих комплексов также привело к загрязнению атмосферы веществами с неприятным запахом и патогенными микроорганизмами, почвы — сорняками, водоемов — патогенными микроорганизмами и гельминтами. В последнее время много пишется о загрязнении ядохимикатами почвы, водоемов и сельскохозяйственной продукции. Российское овощеводство и садоводство имеют в этом смысле очень горький опыт. Но это касается не только России. Развитые сельскохозяйственные страны мира допускают увеличение содержания нитратов в овощах до 900 мг/кг при норме 300 мг/кг, а во фруктах, до 1000 мг/кг и выше. Сами по себе нитраты малотоксичны, но в организме они преобразуются в нитриты, которые могут участвовать в образовании ядовитых веществ — нитрозаминов. Присутствие в среде нитритов сильно замедляет рост хлебопекарных дрожжей, поэтому регулярно определяют присутствие нитритов. Хуже дело обстоит с контролем пищевых продуктов, в частности плодов и овощей. Необходимо отметить, что при больших нагрузках минерального азота в процессах денитрификации возможно образование не только азота, но и его оксида (N2O), который подобно фреону может отрицательно влиять на озоновый слой, окружающий планету. Таким образом, чрезмерное использование минеральных удобрений в земледелии может вызвать глобальные отрицательные последствия.
Интенсификация сельскохозяйственного производства связана и с ирригацией. К началу XXI века в мире ожидается увеличение расхода воды на 200—300 %, главным образом для нужд ирригации. Это потребует дополнительные источники пресной воды, а также увеличит угрозу загрязнения водоемов.
Индустриализация народного хозяйства связана с увеличением потребления энергии, превращением сельскохозяйственных угодий в дороги, строительные площадки, созданием крупных заводов, выбрасывающих в атмосферу и водоемы вредные вещества. Тревогу вызывает также усиление вырубки леса. Уменьшение лесных массивов отрицательно влияет на водный режим, приводит к изменению ландшафта, уничтожению многих видов фауны и флоры, особенно в субтропических зонах, ухудшает газообмен в атмосфере и очистку воздуха. Загрязнение атмосферы диоксидом серы приводит к «кислотным дождям», атомная энергия опасна радиоактивным заражением среды в случае аварий. Строительство гидроэлектростанций связано с затоплением сельскохозяйственных угодий, уменьшением рыбных ресурсов, ухудшением самоочищения воды и рядом других последствий.
Российским учёным хорошо известно, что крупнейшие реки Волга, Днепр, Обь, Иртыш и озера Байкал, Севан, Ладожское и другие страдают от сброса сточных вод промышленных предприятий и агропромышленного комплекса.
Серьёзная экологическая ситуация складывается и на биохимических заводах, производящих кормовые дрожжи на основе парафинов нефти. Здоровью человека угрожают не только стоки, но и атмосферный воздух, в котором увеличено содержание дрожжей из рода Candida. Дейтельность таких заводов сейчас в основном, приостановлена.
В крупных городах большую экологическую проблему представляют твердые и жидкие отходы. Ежедневно каждый городской житель в среднем выбрасывает 2—3 кг различных отходов, половина которых — бумага и упаковочные материалы. Только в Москве на свалку ежегодно вывозят 8—10 млн т отходов, в том числе 5 млн т коммунальных. Для размещения этой массы отходов в Подмосковье имеется сотни свалок; их площадь ежегодно увеличивается на 40 га, так как вокруг свалки создают санитарную зону шириной 500 м. Общая площадь, занятая свалками, в Подмосковье ежегодно увеличивается на 1000 га. На улицах Нью-Йорка ежегодна собирают 8 млн т отходов, Токио — 4,5 млн т, Лондона — 3 млн т. Во многих приморских городах коммунальные отходы загружают в контейнеры и сбрасывают в море.
Большую опасность, чем твердые отходы, для экологии представляют жидкие стоки. Если в начале столетия каждый горожанин для индивидуальных нужд потреблял в сутки 15—20 л воды, то сегодня в индустриально развитых странах эта цифра возросла до 350—400 л. Если учесть еще индустриальный расход воды, то на одного человека суточный расход воды составляет около 4 м3. В ФРГ ежегодно расходуют около 30 км3 воды, из них 7 км3 —- для индивидуальных нужд и 24 км3 — для промышленности. Всего же население планеты ежегодно расходует около 6000 км3 воды. Эта вода в виде стоков поступит обратно в биосферу. Подсчитано, что за последние 100 лет промышленность выбросила в окружающую среду более 1,5 млн т мышьяка, 1,0 млн т никеля, 900 тыс. т кобальта, 600 тыс. т цинка, 125 тыс. т ртути и миллионы тонн других веществ.
В последнее время в связи с химизацией сельского хозяйства в водоемы и реки попадают в больших количествах пестициды, гербициды, дефолианты, антибиотики, дезинфицирующие средства, азотистые и фосфорные соединения. Домохозяйки и предприятия после мойки, стирки и химической обработки одежды со стоками сбрасывают много поверхностно-активных веществ. Энергетика и транспорт загрязняют среду нефтепродуктами. Все это самым серьезным образом угрожает человеку.
Экологическую ситуацию, сложившуюся в мире, можно характеризовать так.
Сельское хозяйствоЭрозия почвы, ее уплотнение, засорение химиката-
ми, сорняками, уменьшение гумуса
ВодоемыЗасорение химикатами, уменьшение рыбных запасов,
изменение водной фауны и флоры
Биосфера Исчезновение к 2000 г. 15—20 % видов животных и
растений главным образом в результате вырубки
тропических лесов и попадания химикатов в водоемы
Человек Болезни, генетические сдвиги, трудности в хозяйственной
деятельности
Атмосфера, климатЗасорение атмосферы газами, SO2, NaO, CO2, CO;
запыление; кислотные дожди (рН 4,5—5,7); разрушение слоя озона от действия фреона, N2O, повышенная радиация УФ-лучей
Суммируя сказанное и другие негативные последствия антропогенного действия человека, экологи обоснованно предупреждают общественность и правительства о необходимости принятия неотложных мер по защите окружающей среды.
Характеристика стоков перерабатывающей промышленности
Состав промышленных сточных вод сильно различается и зависит от характера производства (табл. 2—4).
Например, при первичной обработке на молочных заводах из 1 т молока образуется около 40 кг стоков. Содержание сухого вещества в этих стоках обычно не превышает 1 %, рН 4,8—6,8, ХПК 1240—7800 мг/л. При дальнейшей переработке молока из 1 кг молока образуется от 0,1 до 6 кг сточных вод в зависимости от вида получаемого продукта. Как видно из табл. 2, степень загрязнения стоков при производстве одного и того же продукта сильно варьирует, что свидетельствует о нестандартности технологического процесса.
На мясокомбинатах образуются стоки, сильно загрязненные кровью, жиром, экскрементами, частицами мяса, шерстью, различными солями. При получении 1 т мяса образуется около 30 кг крови, которую необходимо максимально использовать, так как кровь имеет ХПК свыше 200000 мг/л. При влажной горячей обработке мяса образуется сточная жидкость с ВПК около 30 000 мг/л.
Таблица .2. Сточные воды, образуемые при производстве молочной продукции