Augant pasaulio gyventojų skaičiui didėja energijos ir žaliavų paklausa, žemės ūkis patiria didesnį spaudimą. Dėl to, nenuostabu, kad per pastaruosius dešimtmečius poveikis aplinkai dėl žemės ūkio sektoriaus veiklos gerokai padidėjo. Efektyvioje augalininkystėje maistinių medžiagų įnešimas į dirvožemį yra būtinas. Populiariausias ir svarbiausias būdas praturtinti dirvožemio maistinių medžiagų baseiną yra mineralinių trąšų naudojimas. Tačiau, intensyvus mineralinių trąšų naudojimas, siekiant padidinti augalų derlingumą, turi neigiamos įtakos aplinkai įvairiais aspektais: nitratų išplovimu į gruntinius vandenis, eutrofikacijos procesų suintensyvėjimu, dirvožemio elementų pusiausvyros sutrikimais, azoto oksidų tarša. Be to, mineralinių trąšų gamybos metu į aplinką patenka daug šiltnamio efektą sukeliančių dujų bei šis procesas reikalauja didelių energijos, bei žaliavų išteklių (Hasler et al., 2015).
1 pav. Supaprastinta mineralinių trąšų būvio ciklo schema( Pagal Hasler et al. 2015).
Vandens tarša
Trąšos gruntinius ir paviršinius vandenis gali pasiekti trimis būdais: infiltracijos, išplovimo ir nuotekio. Netgi idealiomis sąlygomis tręšiant, augalai naudoja tik 50 % azotinių trąšų, 2-20 % išgaruoja, 15-25 % sureaguoja su organiniais junginiais bei dirvožemio dalelėmis, o likę 2-10 % gali patekti į paviršinius ir gruntinius vandenis (Savci, 2012).
Pastaraisiais dešimtmečiais daugelio Europos regionų upėse, ežeruose ir požeminiuose vandenyse nuolat didėja nitratų koncentracija. Šis procesas daugelyje šalių tampa viena iš pagrindinių aplinkosaugos problemų. Išplaunamų iš dirvožemio nitratų kiekį lemia daug veiksnių, tačiau pagrindinis yra žemės ūkio intensyvinimas ir specializavimas. Didelis pavojus kyla, kai yra gausiai naudojamos neorganinės azoto trąšos. (Pocienė, Pocius, 2008).
Taršos nitratais rizika iškyla tada, kai greta požeminio ar paviršinio vandens telkinio vykdoma intensyvi ūkinė veikla. Žinoma nemažai iš dirvožemio išplaunamų nitratų susidaro ne tik iš neorganinių trąšų, nitrifikuojantis amonio trąšoms, bet ir mineralizuojantis organinėms trąšoms bei humusui (Pocienė, Pocius, 2008).
Aukštos nitratų koncentracijos geriamajame vandenyje yra žalingos. Patys nitratai nėra toksiški ir greitai pasišalina iš organizmo, tačiau jie gali redukuotis iki toksiško nitrito, kuris gali sukelti virškinimo sistemos ir šlapimo takų sutrikimus. Tačiau, pagrindinės ligos, kurias gali sukelti geriamojo vandens tarša nitratais, yra kūdikių metamoglinemija (Pocienė, Pocius, 2008; Savci, 2012).
Vienas iš svarbiausių intensyvaus trąšų naudojimo neigiamų poveikių yra paviršinių vandens telkinių eutrofikacija. Eutrofikacija – biogeninių medžiagų (dažniausiai azoto ir fosforo junginių pertekliaus) sukeltas ekosistemos kitimas. Įprastai eutrofikacijos procesas pasireiškia paspartėjusiu augalijos augimu, sąlygojančiu rūšinės įvairovės nykimą, nes sparčiai auga tik kai kurios rūšys, sutrikdomi įprasti ekosistemos trofiniai (maistiniai) ryšiai ir ilgainiui skatinamas augalų bei nuo jų priklausančių gyvūnų rūšių nykimas arba migracija. Eutropijos stadijoje vandens telkinio produktyvumas ypatingai sustiprėja, dėl ko sunaudojamas deguonis, kas lemia augalų ir gyvūnų nykimą. Skatinamas anaerobinių bakterijų dauginimasis, kurios savo ruožtu, skaido organinę medžiagą išskirdamos vandenilio sulfidą. Palaipsniui šie procesai paverčia vandens telkinį pelke (Savci, 2012; Rutkuvienė, Sabienė, 2008).
Eutrofikacija gali vykti kaip natūralus procesas, taip pat, be nesaikingo tręšimo, ją neretai paspartina ir pramoninė oro tarša, nevalytos komunalinės nuotekos. Ekologiniu požiūriu eutrofikacija reiškia sumažėjusią rūšinę įvairovę, tarprūšinių santykių pokyčius ir toksiškumą. Tai turi įtakos ir žmogui, nes sumažinamos galimybės tokiai veiklai kaip žvejyba, medžioklė ar estetinis gėrėjimasis aplinka. Kai kuriais atvejais, pavyzdžiui, telkiniuose, kuriuose padaugėjus nuodingas medžiagas (fitotoksinus) išskiriantiems dumbliams, kyla grėsmė žmogaus sveikatai (Rutkuvienė, Sabienė, 2008).
Eutrofikacija, kaip taršos problema, buvo identifikuota 20 a. viduryje, nuo to laiko ši problema tik aštrėja. Iki 2008 metų atlikti tyrimai rodo, kad Azijoje 54 ežerų, Europoje 53, Šiaurės Amerikoje 48, Pietų Amerikoje 41, Afrikoje 28 yra eutrofikuoti. Lietuvoje šis procesas taip pat intensyviai vyksta. Dėl šalies žemės ūkio veiklos į Baltijos vandenis patenka apie 25 tūkst. tonų azoto ir virš 2 tonų fosforo, tai yra 25-35 % viso į upes patenkančio kiekio. 2006 metais ištyrusi 130 Lietuvos upių vandens kokybę J.Vaitiekūnienė nustatė, kad apie 72 % fosforo ir 98 % nitratų į šalies vandenis patenka dėl žemės ūkio taršos. Siekiant sustabdyti vandens telkinių eutrofikaciją, taikomas vandens valymas, trąšų ir taršos kontrolė (Rutkuvienė, Sabienė, 2008; Adomaitis ir kt., 2010).
Dirvožemio tarša
Pasak atliktų tyrimų ir studijų, cheminių trąšų poveikis dirvožemiui yra ne iš karto aiškus. Pradžioje poveikis gali būti nepastebimas, nes dirvožemis dėl savo sudėties yra stiprus buferis. Tačiau, laikui bėgant, intensyvus mineralinių trąšų naudojimas lemia dirvožemio derlingumo pablogėjimą, dirvožemio degradacijos reakcijos pablogėjimą, kas sukelia įvairių elementų pusiausvyros sutrikimus. Tokiu atveju, toksinės medžiagos kaupiasi šalia augalų, kurių vartojimas sukelia neigiamą poveikį žmonėms ir gyvūnams (Savci, 2012).
Nesąmojingai pasirinktos azotinių trąšų tręšimo normos pablogina dirvožemio struktūrą, sukelia jo rūgštėjimą ir lemia žemės ūkio veiklos efektyvumo sumažėjimą. Didesni azoto kiekiai apriboja nitrifikuojančių bakterijų bei kitų mikroorganizmų veiklą. Todėl biologinio azoto pasisavinimas yra apribojamas ir patiriami didesni nuostoliai, vertinant visą dirvožemio azoto ciklą. Be to, pertręšiant pievas ar dirvas azoto trąšomis, išbujoja nitrofilai (dilgėlės, usnys, varnalėšos, kiečiai), užgoždami natūralias augalų bendrijas ir žemės ūkio augalus. (Savci, 2012; Stravinskienė, 2009).
Gausiai naudojant trąšas, didele kliūtimi racionaliai naudoti dirvožemį, tampa jo tarša toksinėmis medžiagomis – sunkiaisiais metalais, radionuklidais. Toksiškos medžiagos suardo natūralius sistemos „augalas-dirvožemis“ ryšius, mažina dirvožemio biologinį aktyvumą. Be to, toksinės medžiagos su augaliniu maistu gali patekti į gyvūnų ir žmonių organizmus ir sukelti apsinuodijimus ar turėti mutagininį ar kancarogeninį poveikį (Savci, 2012; Rutkuvienė, Sabienė, 2008). Pavyzdžiui, dideli kalio trąšų kiekiai išbalansuoja Fe ir Zn elementų pusiausvyrą, dėl ko sutrinka maistinių medžiagų pasisavinimas augaluose. Tačiau, didžiausias šių trąšų pertekliaus poveikis pastebimas dirvožemio mikroorganizmams, nes nesubalansuotas kalio trąšų naudojimas sukelia įvairių kirminų ir dirvožemio erkių žūtį (Savci, 2012).
Oro tarša
Nesubalansuotas ir neefektyvus mineralinių trąšų naudojimas prisideda prie šiltnamio efekto problemos. Be saiko vartojant azotines trąšas, į orą patenka azoto oksidai (NO, N2, NO2), kurie ir skatina šiltnamio efekto problematiškumą (Savci, 2012). Tačiau, tai tik tiesioginio trąšų naudojimo poveikis oro kokybei. Daug sudėtingesnis ir plačiau aptariamas poveikis aplinkos kokybei, šiuo atveju kalbant būtent apie orą, yra vertinant visą mineralinių trąšų būvio ciklą.
Būvio ciklo vertinimas – puiki priemonė leidžianti kiekybiškai ir kokybiškai įvertinti įvairių produktų poveikį aplinkai per visą jo gyvavimo ciklą. Šiuo metodu yra įvertinamas visas produkto gyvavimo ciklas (nuo pagaminimo iki suvartojimo) – žaliavos gavyba ar gamyba, jos perdirbimas ir transportavimas, pagrindinių ir šalutinių produktų gamyba, atliekų šalinimas arba jų panaudojimas, produkto ir jo liekanų naudojimas (1 pav.) (Hasler et al., 2015; Navickas, Venslauskas, 2012).
1 lentelė. Vidutinis sunaudojamų išteklių kiekis ir teršalų išmetimai į orą bei vandenį siekiant pagaminti 300 kg kompleksinių NPK trąšų, kurių elementinė sudėtis yra 17-5-13 (17% N, 5% P2O5, ir 13% K2O) ir 15-15-15 (15% N, 15% P2O5 ir 15% K2O) ( Pagal Hasler et al. 2015).
Daugelis tokio pobūdžio tyrimų atskleidė, kad žemės ūkio indėlis, vertinant visame pasaulyje išmetamų šiltnamio dujų kiekį, sudaro 10-12 %, iš kurių 38 % sudaro trąšų gamybos metu susidariusios šiltnamio dujos. Bendresniam vaizdui susidaryti, kiek bei kokių medžiagų reikia ir kokios emisijos susidaro gaminant NPK trąšas, pateikta 1 lentelė (Hasler et al., 2015).
Tarkime, kalbant apie azoto trąšas, tai jų gamyba susideda iš kelių etapų, kurių metu į aplinką išsiskiria šiltnamio efektą skatinančių dujų emisijos. Visų pirma, amoniako gamybos metu į aplinką intensyviai išmetamas anglies dvideginis, nes šis procesas reikalauja daug energijos, kuri dažniausiai išgaunama kietojo kuro degimo metu. Antra, N-trąšų sintezės iš amoniako metu tiesiogiai į aplinką išmetami tokie azoto junginiai, kaip N ar NO2 (Kahrl et al., 2010). Panašaus gamybos proceso supaprastinta schema pateikta pirmame paveiksle (1 pav.).
Taigi, vertinant cheminių trąšų įtaką tvariam žemės ūkio vystymuisi, būtina atsižvelgti, ne tik į jų teikiamą naudą didinant žemės ūkių produktyvumą, bet ir į aplinkosauginius aspektus, kuriuos reiktų vertinti analizuojant visą cheminių trąšų būvio ciklą. Būtina didinti ne tik cheminių trąšų naudojimo efektyvumą, bet ir jų gamybos procesų produktyvumą bei veiksmingumą, mažinant daromą poveikį aplinkai.
Informacijos šaltiniai
- Adomaitis T., Mažvila J., Vaišvila Z., Arbačiauskas J., Antanaitis A., Lubytė J., Šumskis D. 2010. Ilgalaikio tręšimo įtaka anijonų išplovimui. Žemdirbystė-Agriculture. Vol. 97, P. 71-82.
- Hasler K., Bröring S., Omta W.F., Olfs H.-W. 2015. Lifecycleassessment (LCA) ofdifferentfertilizerproducttypes. Europ. J. Agronomy. Vol. 69, P. 41–51.
- Kahrl F., Li Y., Su Y., Tennigkeit T., Wilkes A., Xu J. 2010. Greenhouse gas emissions from nitrogen fertilizer use in China. Environmental science & policy. Vol. 13, P. 688-694.
- Navickas K., Venslauskas K. 2012. Biomasės būvio ciklo analizė. Mokomoji knyga. Akademija: 82 p.
- Pocienė A., Pocius S. 2008. Prevencinės vandens taršos mažinimo priemonės. Mokomoji knyga. Kaunas: 76 p.
- Rutkuvienė V. M., Sabienė N. 2008. Aplinkos tarša. Mokomoji knyga. Lietuvos žemės ūkio universitetas. Akademija: 204 p.
- Savci S. 2012. Investigation of Effect of Chemical Fertilizers on Environment. APCBEE Procedia . Vol. 1, P. 287 – 292.
- Stravinskienė V. 2009. Bendroji ekologija. Paskaitų konspektas. Vytauto Didžiojo universitetas. Kaunas: 129 p.