О некоторых аспектах охраны природных вод

Гарантированное снабжение населения Украины безопасной для здоровья питьевой водой надлежащего качества в правовом, экономическом и организационном отношениях обеспечивается двумя основополагающими законодательными документами: Водным кодексом Украины [1] и Законом Украины «О питьевой воде и питьевом водоснабжении» [2]*. В этих документах обозначен ряд конкретных задач, одной из которых является осуществление комплекса водоохранных мероприятий по использованию, охране вод и воспроизводству водных ресурсов на основе научно обоснованных государственных, межгосударственных и региональных программ. Ежегодные экономические потери Украины от неэффективного, нерационального природопользования и тотального загрязнения окружающей среды, в том числе и за счет вымывания минеральных удобрений с геохимическим стоком, составляют от 15 до 20% ее национального дохода [3]. Изменение химического состава, снижение качества природных вод в условиях интенсивного земледелия приводит к неблагоприятным, а порой и к необратимым последствиям для водных и наземных экосистем. Вымывание растворимых удобрений из корнеобитаемых слоев в более глубокие горизонты почвы загрязняет грунтовые воды, приводит к эвтрофикации водоемов, гибели флоры и фауны. Одним из путей предупреждения этого фактора загрязнения природных вод является создание и применение новых видов удобрений пролонгированного действия с регулируемой скоростью высвобождения питательных веществ. Перспективными в этом плане являются минеральные удобрения на основе моно- и полифосфатов микроэлементов. Практический интерес представляют впервые синтезированные на кафедре общей химии Национального аграрного университета Украины двойные моно- и полифосфаты микроэлементов (магния, марганца, кобальта, цинка) с различным строением аниона (линейные и циклические) и, соответственно, растворимостью в почвенных растворах [4–8]: (картинка) В табл. 1 и 2 представлена конкретная характеристика синтезированных фосфатов, отвечающих требованиям, предъявляемым к высококачественным пролонгированным фосфорным удобрениям. Среди них есть как монофосфаты (табл. 1, табл. 2 — средние фосфаты), так и конденсированные фосфаты (табл. 2 — дифосфаты, циклотетрафосфаты).Следует отметить, что химические свойства цитратнорастворимых двойных фосфатов циклического строения типа циклотетрафосфатов (табл. 2) применительно к их удобрительным характеристикам являются сегодня практически неисследованными. Для оценки возможности использования полученных фосфатов в качестве удобрений пролонгированного действия, применение которых минимизирует загрязнение природных вод, была изучена их растворимость в стандартных агрохимических растворах, имитирующих среду почвенного поглощающего комплекса. Согласно полученным результатам, все двойные гидрофосфаты являются полностью цитратнорастворимыми. Содержание в них водорастворимых фосфатов зависит от состава и для твердых растворов Мg_1–хМn_хHРО₄ •3Н₂О, например, уменьшается с 8,7 до 6,9% с увеличением содержания в них марганца и уменьшением магния (табл. 3). В табл. 4,на примере продуктов обезвоживания: Mg_0,50Mn_0,50(H₂PO₄)₂ •2H₂O, Mg_0,50Со_0,50)H₂PO₄)₂ •2H₂O И Mg_0,50Zn_0,50(H₂PO₄)₂ •2H₂O полученных при различных температурах, показана зависимость растворимости конденсированных фосфатов от состава полифосфатного аниона. Результаты экспериментальных исследований показали, что свойства полученных конденсированных фосфатов в значительной степени обусловлены степенью поликонденсации фосфатного аниона [4–6]. В частности, их водная и цитратная растворимость уменьшаются при увеличении количества атомов фосфора в полифосфатном анионе (табл. 4). Для полифосфатов: (Mg_0,5Mn_0,5)_{(n + 2)/2}PnO_{(3n + 1)}с n = 5, например, содержание водорастворимых фосфатов составляет 46,2% отн. (в перерасчете на Р₂О₅), цитратнорастворимых — достигает 69,3% и уменьшается до 42,6 и 55,7 % для полифосфатов с n = 7, полученных при 205 и 260°С, соответственно (табл. 4). Дальнейший нагрев до 330°С приводит к превращению образовавшихся ранее линейных полифосфатов в фосфат кольцевого строения — циклотетрафосфат. Устойчивость циклических фосфатов к действию водных и цитратных растворов превосходит устойчивость полифосфатов линейного строения. Именно этим и объясняется резкое уменьшение содержания водои цитратнорастворимых фосфатов при повышении температуры их получения (табл. 4). Агрохимическая эффективность синтезированных конденсированных фосфатов, содержащих не более 20–30% питательных веществ в водорастворимой форме и практически 100% в усвояемой форме, значительно превосходит стандартные удобрения. Способность к медленной отдаче фосфора, магния и микроэлементов обеспечивает высокий коэффициент их использования в качестве высококонцентрированного безбалластного удобрения с управляемой скоростью высвобождения питательных веществ. Количественные корреляции «условия получения — свойства» установлены для всех синтезированных монои полифосфатов микроэлементов. Они составляют банк данных для реализации управляемого синтеза новых удобрений с регулируемыми соотношением микроэлементов и растворимостью. Обобщая полученные результаты, следует отметить, что использование удобрений пролонгированного действия с регулируемой скоростью растворения является одним из многих путей охраны природныхвод

* В России Федеральный закон «О питьевой воде и питьевом водоснабжении» до сих пор не принят.

1.Водний Кодекс України.-Київ, 1995.— Введ. 06.06.95. 2.Закон України „Про питну воду та питне водопостачання” від 10.01.02. № 2918-ІІІ. 3.Трегобчук В.М.,Скурська Н.М., Крисанов Д.Ф. Екологічні аспекти аграрної політики //Саблук П.Т.,Лукінов І.І.,Юрчишин В.В. та ін.— Сучасна аграрна політика України: проблеми становлення. — К.,1996. — С.174-190. 4.Антрапцева Н.М. Синтез і термоліз гідратованих твердих розчинів і подвійних фосфатів двовалентних металів: Автореф. дис. д-ра хім. наук: 02.00.01 / ІЗНХ НАН України — К., 1998. — 36 с. 5.Щегров Л.М., Антрапцева Н.М.,Кухар В.П., Пономарьова І.Г.Наукові перспективи використання складних фосфатів мікроелементів у сільському господарстві// Аграрна освіта і наука. — 2001.Т.2, №-3-4. — С.25-32. 6. А.с. 1474085 СССР, МКИ С 01 И 25/45 Двойные полифосфаты магния-цинка //Л.Н.Щегров, Н.М. Антрапцева, И.Г.Пономарева и др. (СССР). — Опубл. 23.04.89,Бюл. № 15. — 5 с. 7.Antraptseva N.M., Ponomareva I.G., Lisoval A.P. Magnesium-manganese phosphates used as fertilizers with regulated composition and properties // VII Kongres Chemia v olnohospodarstve, Agrichemྒྷ. — Bratislava. — 1987. P. 71-72. 8.Антрапцева Н.М.,Пономарева И.Г.Новые двойные моно — и полифосфаты микроэлементов в земледелии и животноводстве//В сб. тезисов докладов ХVII Менделеевского съезда по общей и прикладной химии.— Казань, 2003. — С.192.