Экологические риски применения азотных удобрений
https://doi.org/10.32686/1812-5220-2022-19-2-40-53
Аннотация
В статье показано, что массовое использование промышленных азотных удобрений удвоило потоки азота в его глобальном биогеохимическом цикле, при этом трансформировав в агрогеохимический, с многими экологическими последствиями. В статье рассмотрены экологические риски, связанные с применением азотных удобрений, такие как накопление нитратов в грунтовых водах, овощеводческой продукции, в атмосфере. Показано, что необходимо снизить потери азота при выращивании сельскохозяйственных культур, обеспечивая при этом его достаточные ресурсы для обеспечения продовольственной безопасности. Предложены приемы управления экологическими рисками в современных агроэкосистемах.
Об авторе
В. Н. Башкин
РАН
Россия
Россия
Владимир Николаевич Башкин, доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник
Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения
Количество публикаций: более 400
Область научных интересов: биогеохимия, (гео)экологические риски, газовая промышленность
Researcher ID: J-4621-2018
Scopus Author ID: 7005340339
142290
Московская обл.
ул. Институтская, д. 2
Пущино
Список литературы
1. Перельман Ф. И. Геохимия ландшафта / Ф. И. Перельман, Н. С. Касимов. – М.: Астрея-2000, 1999. – 768 с. [Perelman F. I., Kasimov N. S. Geochemistry of landscape. Moscow: Astraea-2000, 1999. 768 p. (In Russ.)]
2. Башкин В. Н. Агрогеохимия азота / В. Н. Башкин. – Пущино: ОНТИ НЦБИ, 1987. – 272 с. [Bashkin V. N. Agrogeochemistry of nitrogen. Pushchino: ONTI NCBI, 1987. 272 p. (In Russ.)]
3. Bashkin V. N. Modern Biogeochemistry (textbook). Kluwer Academic Publishers. 2002. 572 pp.
4. O’Neill P. M., Shanahan J. F., Schepers J. S., Caldwell B. Agronomic responses of corn hybrids from different eras to deficit and adequate levels of water and nitrogen // Agron. J. 2004. 96. P. 1660—1667. DOI: 10.2134/agronj2004.1660
5. Elser J. J., Bracken M. E. S., Cleland E. E., Gruner D. S., Harpole W. S., Hillebrand H., et al. Global analysis of nitrogen and phosphorus limitation of primary producers in freshwater, marine and terrestrial ecosystems // Ecol. Lett. 2007; (10): 1135–1142. DOI: 10.1111/j.1461-0248.2007.01113.x
6. Кудеяров В. Н. Агрогеохимические циклы углерода и азота в современном земледелии России / В. Н. Кудеяров // Агрохимия. – 2019. – № 12. – C. 3—15. DOI: 10.1134/S000218811912007X [Kudeyarov V. N. The agrobiogeochemical cycles of carbon and nitrogen of Russian croplands // Agrohimia. 2019;(12):3-15 (In Russ.), DOI: 10.1134/S000218811912007X ]
7. Borlaug N. The Green Revolution Revisited and the Road Ahead. Anniversary Nobel Lecture, Norwegian Nobel Institute in Oslo, Norway. September 8, 2000. Retrieved October 14, 2016.
8. Smil V. Nitrogen and food production: Proteins for human diets // Ambio 2002. V. 31. P. 126–131. DOI: 10.1579/0044-7447-31.2.126
9. Godfray H. C. J., Beddington J. R., Crute I. R., Haddad L., Lawrence D., Muir F., et al. Food security: the challenge of feeding 9 billion people // Science 2010. V. 327, P. 812-818. DOI: 10.1126/science.1185383
10. FAO. World fertilizer trends and outlook to 2022. Rome. 2019.
11. Zhang X., Davidson E. A., Mauzerall D. L., Searchinger T. D., Dumas P., Shen Y. Managing nitrogen for sustainable development // Nature. 2015. V. 528, P. 51—59. DOI: 10.1038/nature15743
12. Кудеяров В. Н. Экологические проблемы минеральных удобрений / В. Н. Кудеяров [и др.] – М.: Наука, 1984. – 212 с. [Kudeyarov V. N., Bash kin V. N., Kudeyarova A. Yu., Bochkarev A. N. Ecological problems of mineral fertilizers. Moscow: Nauka, 1984. 212 p. (In Russ.)]
13. Башкин В. Н. Биогеохимия / В. Н. Башкин. – М.: Научный мир, 2004. – 582 с. [Bashkin V. N. Biogeochemistry. M.: Scientific world, 2004. 582 p. (In Russ.)]
14. Bashkin V. N. Environmental Chemistry: Asian Lessons (textbook), Kluwer Academic Publishers, 2003. 472 pp.
15. Sutton M. A., Raghuram N., Adhya T., Baron J., Cox C., de Vries W. “The nitrogen fix: from nitrogen cycle pollution to nitrogen circular economy,” in Frontiers 2018/19: Emerging Issues of Environmental Concern (Nairobi: United Nations Environment Programme), 2019. P. 52—65.
16. Ковда В. А. Биогеохимические циклы в природе и их нарушения человеком / В. А. Коледа. – М.: Наука. – C. 3—70. [Kovda V. A. Biogeochemical cycles in nature and their human violations. M.: Nauka. Р. 3—70. (In Russ.)]
17. Кудеяров В. Н. Цикл азота в почве и эффективность удобрений / В. Н. Кудеяров. – М.: Наука, 1989. – 216 с. [Kudeyarov V. N. Nitrogen cycle in soil and fertilizer efficiency. Moscow: Nauka, 1989. 216 p. (In Russ.)]
18. Bashkin V. N., Galiulin R. V. Innovative geoecological risk assessment in technogenesis for green economy progress // In: Jovanovic L., Radosavjevic Z., Ernakov V. (Eds) Green economy in the era of fourth industrial revolution. Belgrade 2021, Chapter 2, P. 45—67, https://doi.org/10.18485/green_economy_4ir.2021.ch2
19. Rockstrom J., Steffen W., Noone K., Persson A., Chapin F. S., III, Lambin E. F. A safe operating space for humanity // Nature. 2009. V. 461, P. 472—475. DOI: 10.1038/461472a
20. Canfield D. E., Glazer A. N., Falkowski P. G. The evolution and future of earth’s nitrogen cycle // Science, 2010. V. 330. P. 192—196. DOI: 10.1126/science.1186120
21. Steffen W., Richardson K., Rockstrom J., Cornell S. E., Fetzer I., Bennett E. M. Planetary boundaries: Guiding human development on a changing planet // Science, 2015. V. 347. P. 6223. DOI: 10.1126/science.1259855
22. Kanter D., Winiwarter W., Bodirsky B., Bouwman L., Boyer E., Buckle S. A framework for nitrogen futures in the shared socioeconomic pathways // Glob. Environ. Change, 2020. V. 61. P. 102029. DOI: 10.1016/j.gloenvcha.2019.102029
23. Comly Y. Y. Cyanosus of infant caused by nitrates in well water // J. Amar/ Med. Assoc., 1945. V. 129. No. 2. P. 112—117.
24. Shuval Y., Gruener R. Effects on man and animals of ingesting nitrates and nitrites in water and food. In: Effect of Agricultural Production on Nitrates in Food and Water with particular References to Isotopic Studies. Vienna: IAEA, 1974. P. 117—130.
25. NAS. Accumulation of nitrates. Washington, DC, USA, 1972. P. 4—17.
26. Stewart K. M., Rolich C. A. Eutrophication: a review. Sacramento, CA, 1967. 72 pp.
27. Коплан-Дикс И. С. Роль минеральных удобрений в эвтрофировании вод суши / И. С. Коплан-Дикс, Г. В. Назаров, В. К. Кузнецов. – Л.: Наука, 1985. – 263 с. [Koplan-Dix I. S., Nazarov G. V., Kuznetsov V. K. The role of mineral fertilizers in the eutrophication of land waters. L.: Nauka, 1985. 263 p. (In Russ.)]
28. Nolan B. T., Ruddy B. C., Hitt K. J., Helsel D. R. A National Look at Nitrate Contamination of Ground Water // Water Conditioning and Purification, January 1998; 39 (12): 76-79.
29. Wick K., Heumesser C., Schmid E. Groundwater nitrate contamination: Factors and indicators // Journal of Environmental Management, 2013; (111 (3)): 178-86. DOI: 10.1016/j.jenvman.2012.06.030
30. Новиков Г. В. Азот в водах западного Поозерья / Г. В. Новиков [и др.] // Вестник Белорусского государственного университета. Сер. 2, Химия. Биология. География. – 1998. – № 1. – С. 53—57 [Novikov G. V., Onoshko M. P., Kapelytsikov N. A., Romanov V. P., Kartashevich Z. K. Nitrogen in the waters of the western Lake district // Bulletin of the Belarusian State University. Ser. 2, Chemistry. Biology. Geography. 1998;(1): 53-57 (In Russ.)]
31. Мусин Р. Х. Влияние сельскохозяйственных удобрений на качество грунтовых вод / Р. Х. Мусин, И. С. Нуриев // Ученые записки Казанского государственного университета. Естественные науки / Р. Х. Мусин, И. С. Нуриев. – 2009. – Т. 151, №. 3. – С. 136-142. [Musin R. H., Nuriev I. S. The influence of agricultural fertilizers on the quality of groundwater // Scientific notes of Kazan State University. Natural Sciences 2009; 151 (3): 107-114 (In Russ.)]
32. Yang R., Liu W. Groundwater Nitrate Contamination in an Agroecosystem in Zhangye Oasis, Northwest China // Environmental Earth Sciences, July 2009; (61 (1)): 123-129. DOI: 10.1007/s12665-009-0327-7
33. Chen J., Taniguchi M., Liu G., Miyaoka K., Onodera S., Tokunaga S., Fukushima Y. Nitrate pollution of groundwater in the Yellow River delta, China // Hydrogeology Journal 2007;15: 1605-1614
34. Khandare H. W. Scenario of Nitrate contamination in Groundwater: Its causes and Prevention // International Journal of ChemTech Research 2013;5(4):1921-1926.
35. Bashkin V. N. Modern Biogeochemistry: Environmental Risk Assessment, 2d Edition. Springer Publishers, 2006. 444 pp.
36. Трифонова Т. А. Нитраты в пище и воде / Т. А. Трифонова, С. М. Чеснокова, О. Н. Рязанцева // Экология и жизнь. – 2009. – № 6. – С. 80—84. [Trifonova T. A., Chesnokova S. M., Ryazantseva O. N. Nitrates in food and water // Ecology and Life, 2009; (6): 80-84. (In Russ.)]
37. Федоренко Е. В. Подходы к оценке алиментарной нагрузки пищевыми добавками / Е. В. Федоренко, Н. Д. Коломиец // Гигиена и санитария. – 2013. – Т. 92, № 1. – С. 40—41. [Fedorenko E. V., Kolomiets N. D. Approaches to assessment of the alimentary load by nutrient additives // Hygiene and sanitation. 2013; 92 (1): 40-41. (In Russ.)]
38. Gorenjak A. H. Nitrate in vegetables and their impact on human health. A review // Acta Alimentaria, 2013. V. 42. No. 2. P. 158—172. URL: https://www.researchgate.net/publication/242513977_Nitrate_in_vegetables_and_their_impact_on_human_health_A_review
39. Food Standards: Australia & New Zealand. Survey of nitrates and nitrites in food and beverages in Australia. 2010. 28 pp + Apps.
40. Schuphan W. Significance of nitrates in food and drinking water. In: Effect of Agricultural Production on Nitrates in Food and Water with particular References to Isotopic Studies. Vienna: IAEA, 1974. P. 101—116.
41. Radojevic M. and Bashkin V. N. Practical Environmental Analysis (textbook). Royal Chemical Society Publications, UK, 1999. 466 pp.
42. Башкин В. Н. Оценка риска накопления тяжелых металлов в овощных культурах / В. Н. Башкин, Р. А. Галиулина // Проблемы анализа риска. – Т. 18, 2021. – № 4. – С. 48—65, https://doi.org/10.32686/1812-5220-2021-18-4-48-65 [Bashkin V. N., Galiullina R. A. Assessment of the risk of heavy metals accumulation in vegetable crops // Issues of Risk Analysis. 2021;18 (4): 48-65, (In Russ.), https://doi.org/10.32686/1812-5220-2021-18-4-48-65 ]
43. Keller R. M., Beaver L., Prater C., Hord N. Dietary Nitrate and Nitrite Concentrations in Food Patterns and Dietary Supplements // Nutrition Today: 9/10 2020. Vol. 55. Issue 5. Р. 218—226. DOI: 10.1097/NT.0000000000000253
44. Sutton M. A., Oenema O., Erisman J. W., Leip A., van Grinsven H., Winiwarter W. Too much of a good thing // Nature. 2011. V. 472. P. 159—161. DOI: 10.1038/472159a
45. Winiwarter W., Höglund-Isaksson L., Klimont Z., Schöpp W., Amann M. Technical opportunities to reduce global anthropogenic emissions of nitrous oxide // Environ. Res. Lett. 2018. V. 13:014011. DOI: 10.1088/1748-9326/aa9ec9
46. NOAA. Global Monitoring Laboratory, Dataset for nitrous oxide. 2021. Available online at: https://www.esrl.noaa.gov/gmd/hats/combined/N2O.html (Accessed: April 9, 2021).
Рецензия
Для цитирования:
Башкин В.Н. Экологические риски применения азотных удобрений. Проблемы анализа риска. 2022;19(2):40-53. https://doi.org/10.32686/1812-5220-2022-19-2-40-53
For citation:
Bashkin V.N. Ecological Risks of Using Nitrogen Fertilizers. Issues of Risk Analysis. 2022;19(2):40-53. (In Russ.) https://doi.org/10.32686/1812-5220-2022-19-2-40-53
Просмотров: 474
Послать статью по эл. почте 