Использование нитратов и солей аммония в качестве минеральных удобрений. Химическое загрязнение окружающей среды соединениями азота

Научиться объяснять, почему нитраты и соли аммония используют как удобрения, и понимать, как их избыток приводит к химическому загрязнению окружающей среды.

Азотные удобрения помогают прокормить растущее население Земли, но их бесконтрольное применение нарушает природный круговорот азота, вызывая «цветение» водоёмов, отравление питьевой воды и загрязнение воздуха. Понимание этих процессов помогает находить баланс между урожаем и сохранением природы.

• Азот — обязательный элемент питания растений, так как входит в состав белков, нуклеиновых кислот и хлорофилла.
• Растения усваивают азот только в виде растворимых соединений: нитрат-ионов (NO₃⁻) и ионов аммония (NH₄⁺).
• Нитраты и соли аммония — основные формы азотных удобрений, которые быстро восполняют дефицит азота в почве.
• Избыток азотных удобрений не усваивается растениями и вымывается в грунтовые воды или реки, вызывая их загрязнение.
• Нитраты в больших количествах токсичны для человека: в желудке они превращаются в нитриты, которые нарушают перенос кислорода кровью.
• Соединения азота (оксиды азота, аммиак) попадают в атмосферу при разложении удобрений и сгорании топлива, вызывая кислотные дожди и усиление парникового эффекта.
• Грамотное применение удобрений (точные дозы, сроки, способы внесения) снижает вред для окружающей среды и сохраняет урожай.

Минеральные удобрения

Неорганические вещества, которые вносят в почву для восполнения недостатка элементов питания растений (азота, фосфора, калия и др.).

Нитраты

Соли азотной кислоты HNO₃, содержащие нитрат-ион NO₃⁻. Примеры: натриевая селитра NaNO₃, калийная селитра KNO₃, аммиачная селитра NH₄NO₃.

Соли аммония

Соли аммония — это соединения, содержащие ион аммония NH₄⁺. Примеры: сульфат аммония (NH₄)₂SO₄, хлорид аммония NH₄Cl.

Эвтрофикация

Процесс перенасыщения водоёмов питательными веществами (особенно азотом и фосфором), что вызывает бурный рост водорослей и гибель водных организмов.

ПДК (предельно допустимая концентрация)

Максимальное количество вредного вещества в воде, воздухе или почве, которое не наносит вреда здоровью человека и окружающей среде.

Кислотные дожди

Атмосферные осадки с повышенной кислотностью, образующиеся при растворении в дождевой воде оксидов азота и серы, которые выделяются при сжигании топлива и разложении удобрений.

• Азотные удобрения делятся на нитратные (NaNO₃, Ca(NO₃)₂), аммонийные ((NH₄)₂SO₄, NH₄Cl) и аммонийно-нитратные (NH₄NO₃ — аммиачная селитра).
• Аммиачная селитра NH₄NO₃ содержит сразу две формы азота — нитратную и аммонийную, поэтому считается одним из самых эффективных удобрений.
• Нитраты хорошо растворимы в воде, поэтому легко усваиваются растениями, но также легко вымываются из почвы дождями и поливом.
• Соли аммония (например, сульфат аммония) подкисляют почву, поэтому их часто вносят вместе с известью.
• ПДК нитратов в питьевой воде составляет 45 мг/л (по нитрат-иону), в овощах — от 60 до 2500 мг/кг в зависимости от культуры.
• При избытке нитратов в растениях они накапливаются в листьях и корнеплодах, особенно в капусте, свёкле, моркови и зелени.
• Оксиды азота (NO, NO₂) образуются при сгорании топлива и при разложении азотных удобрений; они участвуют в образовании кислотных дождей и смога.
• Закись азота N₂O, образующаяся при денитрификации удобрений, — парниковый газ, который в 300 раз сильнее углекислого газа по влиянию на климат.

1. Пример 1случай
   • Огородник весной вносит в почву аммиачную селитру, чтобы капуста быстрее росла и давала крупные кочаны — азот стимулирует рост зелёной массы
2. Пример 2случай
   • После сильного дождя нитраты с полей смываются в реку
   • Через несколько недель река «зацветает» — вода зеленеет из-за массового размножения водорослей (эвтрофикация)
3. Пример 3случай
   • В колодце рядом с полем, где годами вносили много удобрений, вода стала непригодной для питья: содержание нитратов превысило ПДК в несколько раз
4. Пример 4случай
   • В теплицах при выращивании огурцов используют сульфат аммония, но если не контролировать дозу, почва становится кислой, и растения начинают болеть

• В XIX веке азотные удобрения получали из чилийской селитры (NaNO₃), которую добывали в Чили. Залежи были настолько важны, что из-за них даже велись войны.
• Аммиачная селитра — не только удобрение, но и компонент взрывчатых веществ. Поэтому её хранение и перевозка строго контролируются.
• Некоторые растения, например бобовые (горох, фасоль, клевер), не нуждаются в азотных удобрениях: они живут в симбиозе с бактериями, которые превращают атмосферный азот в доступную форму.

• Нитраты и соли аммония — это химические вещества, поэтому при работе с ними нельзя допускать попадания в глаза, на кожу и вдыхания пыли.
• Аммиачную селитру нельзя смешивать с горючими материалами и хранить вблизи источников огня — она взрывоопасна.
• Нельзя использовать удобрения в дозах, превышающих рекомендованные: это не только загрязняет окружающую среду, но и может сделать урожай опасным для еды.

• Азотная кислота и её соли (нитраты)
• Аммиак и соли аммония
• Круговорот азота в природе
• Химическое загрязнение окружающей среды и его последствия