Nawozy fosforowe jako źródło zanieczyszczeń

Nawozy fosforowe – nawóz sztuczny, w którym głównym składnikiem użytecznym dla roślin jest fosfor zawarty w nich przeważnie w postaci soli wapniowej. Jako surowiec do produkcji nawozów fosforowych służą naturalne fosforyty i apatyty, bardzo trudno przechodzące w postać rozpuszczalną w wodzie (przyswajalną przez rośliny).

Produkcja nawozów fosforowych polega na przeprowadzeniu soli nierozpuszczalnych w rozpuszczalne w określonych roztworach, np. przez działanie na nie kwasem siarkowym (superfosfat), fosforowym ( superfosfat podwójny), azotowym (dwufosfat, czyli precypitat) lub przez stapianie w wysokiej temperaturze z piaskiem i sodą.

Ze względu na duże zróżnicowanie nawozy fosforowe dzielą się m.in. na:

• Superfosfaty – najczęściej stosowana w rolnictwie mieszanina jedno wapiennego fosforanu i siarczanu wapnia, mieszanka ta bardzo dobrze się wchłania i działa błyskawicznie;

• Supertomasyny – powstają w skutek stapiania fosforytów z krzemionką i sodą; rozpuszczają się w dość słabym kwasie cytrynowym; stosowane na każdym rodzaju gleby przed siewem;

• Precypitaty – tzw. dwufosforaty, w działaniu zbliżone do superfosforatów, wykorzystywane również jako mineralna domieszka do pasz zwierzęcych;

• Termofosfaty – powstają w czasie termicznej przemiany fosforytów i apatytów, a także jako uboczny produkt przy wytopie żelaza (tzw. żużel), nawóz łatwo przyswajany przez rośliny.

Nawozy mineralne mające duży wpływ na jakość plonów, nie oddziaływają znacząco na wielkość zbiorów. Ich głównym składnikiem, jak wynika z nazwy, jest bardzo dobrze przyswajany przez rośliny fosfor, główny makroelement w odżywaniu. Przy wyborze tego typu nawozu należy wziąć pod uwagę trzy główne czynniki tj. właściwości gleby oraz rośliny, a także stężenie i działanie samego środka.

Niedobór fosforu objawia się sztywnieniem, zahamowaniem wzrostu oraz kruchością rośliny co przekłada się na jej dużą łamliwość. Liście są ciemnozielone, matowe, a krawędzie i wierzchołki przybierają rdzawoczerwony odcień.

Fosfor należy do składników spełniających ważną rolę w produkcji rolniczej i ochronie środowiska jednak można zauważyć w odniesieniu do nawozów mineralnych ich negatywne skutki.

Nawożenie fosforem może prowadzić do pogorszenia jakości plonów. Rolnicy przeważnie nigdy nie nawożą wyłącznie nawozami fosforowymi, upatrują bowiem głównie w azocie czynnik sprzyjający wzrostowi roślin. Poza tym stosowane nawozy fosforowe ulegają w glebie szybkim przemianom, stając się w dużej mierze trudno przyswajalnymi dla roślin. Ujemnym skutkiem nawożenia fosforem jest możliwość wiązania niektórych mikroelementów przez fosforany, zmniejszając tym samym możliwość ich pobrania przez rośliny.

Wpływ nawozów na biocenozę ujawnia się dopiero po wprowadzeniu ich do gleby. Ma to miejsce wówczas, gdy nawozy wysiewane są w dużych dawkach, co dotychczas miało miejsce tylko w PGR-ach. To ujemne działanie może się ujawnić wówczas, gdy nawożąc rośliny, nie uwzględnia się właściwości gleby, klimatu regionu, terminu stosowania i wymagań pokarmowych uprawianych gatunków roślin. W praktyce często ma miejsce tak zwane nawożenie jednostronne, polegające na tym, że w dawce nawozowej jeden ze składników pokarmowych podany jest w nadmiarze w stosunku do pozostałych, nie odpowiadając tym samym potrzebom pokarmowym uprawianej rośliny. Takie nawożenie odbija się niekorzystnie na masie albo na jakości uzyskanych plonów, co w dalszej kolejności może wpływać ujemnie na zdrowie zwierząt i ludzi.

Upowszechnia się opinię, że poziom nawożenia fosforem np. w polskim rolnictwie jest niski, co ogranicza ujemny wpływ na eutrofizację wody, zwłaszcza Morza Bałtyckiego. Głównym argumentem takich opinii jest fakt, że bilans fosforu w polskim rolnictwie, obliczany metodą „powierzchni gleby”, wykazuje tylko niewielki nadmiar (dodatnie saldo) lub jest zerowy. Stąd wniosek, iż rolnictwo nie może być w Polsce głównym źródłem eutrofizacji wody, powodowanej tym składnikiem. Zupełnie odmienny obraz pokazują proste testy. Zużycie nawozów fosforowych w Polsce, obliczane w kg na ha, jest takie samo, jak w Niemczech lub Wielkiej Brytanii, a w przeliczeniu na mieszkańca dwa razy większe. Ze 143 tys. t fosforu zastosowanych z nawozami w 2005 r. tylko 57 tys. t P sprzedano z rolnictwa wraz z produktami zwierzęcymi i roślinnymi. Część tego fosforu pozostaje w produktach odpadowych przemysłu spożywczego, które są utylizowane w rolnictwie jako pasze lub nawozy. W glebach uprawnych pozostaje więc przeciętnie ok. 5 kg P·ha–1 rocznie. Średnie dane nie obrazują w pełni problemu z uwagi na duże zróżnicowanie poziomu produkcji w gospodarstwach. Największe zagrożenie powstaje w gospodarstwach ukierunkowanych na produkcję zwierzęcą, w których nadmiar bilansowy fosforu przekracza w większości 20 kg P·ha–1, a nadal stosuje się pełne nawożenie fosforem mineralnym.

Nawozy fosforowe z jednej strony mogą być powodem eutrofizacji zbiorników wodnych, poprzez doprowadzenie dużych ilości fosforu przez spływy powierzchniowe związane z erozją wodną, z drugiej strony mogą być źródłem metali ciężkich w glebie. Nawozy fosforowe jako źródło zanieczyszczeń posiadają w swoim składzie niebezpieczny pierwiastek – kadm. Kadm w nawozach fosforowych pochodzi z fosforytów i jej ilość waha się od 10 do 100 mg/kg. Potencjalne zagrożenie środowiska przyrodniczego kadmem jest duże, gdyż podlega on zarówno antropogenicznej koncentracji jak i wyjątkowo łatwej bioakumulacji, w wyniku czego istnieje możliwość włączania go do łańcucha pokarmowego. Kadm jako pierwiastek toksyczny działa niebezpiecznie na glebę, wodę, atmosferę oraz na organizmy roślinne i zwierzęce. Ponieważ metal ten przejawia taki wysoki stopień toksyczności dla organizmów żywych, konieczna jest stała kontrola zanieczyszczenia kadmem środowiska a zwłaszcza produktów żywnościowych

Fosfor podczas dłuższego stosowania tworzy w glebie związki nieprzyswajalne dla roślin (fosforany żelaza i glinu w kwaśnych, a fosforany wapnia w zasadowych).

Fosforany obok azotanów w wodach zbiorników powierzchniowych decydują w dużej mierze o rozwoju planktonu, a więc o tzw. zakwitach wód. Przyjmuje się, że na stokach o nachyleniu 5⁰ do 10⁰ następuje erozja 1 mm warstwy glebowej rocznie. Przy założeniu, że gleby zawierają przeciętnie 0,1% fosforu i 0,1-0,2% azotu, przy erozji 1 mm warstwy gleby straty wynoszą 10kg fosforu i 20kg azotu na hektar na rok. Stężenie fosforu, nawet tak niskie jak 0,01mgdm^-3 wody są uznawane za niebezpieczne. Podstawą wyznaczania dawek nawozów fosforowych powinny być testy glebowe. Do rutynowych analiz powinno być włączone oznaczanie indeksów sorpcji oraz szacowanie stopnia wysycenia gleby fosforem. Nawozy fosforowe powinny być stosowane w taki sposób i w takich terminach, które ograniczają ryzyko przemieszczania się zawartych w nich składników do wód powierzchniowych.

Bibliografia

1. „Encyklopedia Techniki, Chemia – Wydanie Trzecie i Rozszerzone”, Prof. dr Janusz Groszkowski [i in.], Warszawa 1972,

2. „Technologia chemiczna nieorganiczna”, Tadeusz Adamski, Kraków 1965,

3. http://fundacja.ogr.ar.krakow.pl/pdf/I.Domagala-Swiatkiewicz_57-71.pdf