Nawozy są substancjami pochodzenia naturalnego bądź wytwarzane przez człowieka. Stosuje się je w rolnictwie w celu uzyskania lepszych plonów. Nawozy dostarczają do gleby składniki pokarmowe niezbędne do prawidłowego wzrostu uprawianych roślin oraz wpływają na polepszenie właściwości: fizycznych, fizykochemicznych, chemicznych oraz biologicznych gleby. Jakich składników pokarmowych potrzebują rośliny? Nawozy dostarczają zarówno potrzebne roślinom makroelementy, tj.: azot, fosfor, potas, magnez, siarka, wapń, jak i mikroelementy, takie jak żelazo, cynk, miedź, bor, molibden oraz chlor. Nawozy mineralnenawozy mineralneNawozy mineralne dostarczają substancje bezpośrednio przyswajane przez rośliny lub też takie, których przyswojenie jest możliwe po niewielkich przemianach zachodzących w glebie. Innego rodzaju nawozy poprawiają strukturę gleby lub wpływają na jej odczyn.

Stosowanie nawozów może mieć niestety szkodliwy wpływ na środowisko. Nadmierne i niewłaściwe nawożenie jest przyczyną zanieczyszczenia wód gruntowych i powierzchniowych – co powoduje eutrofizację, zmiany $\text{pH}$ roztworu glebowego (zakwaszenie, alkalizacja) lub zasolenie gleb oraz nagromadzenie szkodliwych substancji w roślinach. Nawozy zastosowane w nadmiarze, niewykorzystane przez rośliny, pozostają w glebie i są wypłukiwane z wodami opadowymi do zbiorników wodnych.

R1Bm9jY7fPZDQ

Ilustracja przedstawia staw, którego powierzchnia jest pokryta zieloną materią. W tle jest drzewo, na którym są żółtobrązowe liście. Liście częściowo pokrywają zieloną powierzchnię nad wodą.

Eutrofizacja wód to zjawisko nadmiernego użyźnienia wód w zbiornikach wodnych. Prowadzi do nienaturalnego rozrostu glonów, które, rozkładając się, zużywają tlen niezbędny do życia organizmów wodnych. Następuje także zahamowanie procesów utleniania obumarłych substancji organicznych. Powstają wtedy trujące i cuchnące związki, a zbiornik zarasta. Przyczyną eutrofizacji jest zanieczyszczenie wód pochodzącymi z nawozów oraz ze środków myjących i detergentów – polifosforanami i fosforanami($\text{V}$) oraz azotanami($\text{V}$) z nawozów azotowych. Eutrofizacja powoduje znaczne trudności w wykorzystaniu tych wód dla potrzeb komunalnych. Azotany($\text{V}$) migrują także do wód podziemnych i głębinowych, powodując ich zanieczyszczenie.

RYscDL07rAB9X

Ilustracja przedstawia ogólny schemat reakcji: N O, indeks dolny, trzy, koniec indeksu dolnego, indeks górny, minus, koniec indeksu górnego, strzałka w prawo, nad nią zapis: reduktor, za strzałką N O, indeks dolny, dwa, koniec indeksu dolnego, indeks górny, minus, koniec indeksu górnego, strzałka w prawo, nad nią zapis dodać cząsteczkę aminy drugorzędowej o wzorze: zbudowanym z grupy N H połączonej z grupami R indeks dolny, jeden, koniec indeksu dolnego oraz R indeks dolny, jeden, koniec indeksu dolnego. Za strzałką produkt reakcji, nitrozoamina zbudowana z atomu tlenu połączonego za pomocą wiązania podwójnego z atomem azotu, który to łączy się wiązaniem pojedynczym z kolejnym atomem azotu podstawionym dwiema grupami R indeks dolny, jeden, koniec indeksu dolnego oraz R indeks dolny, jeden, koniec indeksu dolnego.

Dzięki stosowaniu pestycydów produktywność biosfery zwiększyła się o około $20\%$, a w przypadku niektórych upraw nawet ponad $40\%$. Największe znaczenie gospodarcze mają insektycydy (środki owadobójcze) oraz herbicydy (środki chwastobójcze). Ich stosowanie przyniosło wymierne korzyści w gospodarce. Obecnie produkuje się wiele rodzajów pestycydów o szerokim zastosowaniu. Jednak kilkudziesięcioletni okres powszechnego stosowania pestycydówpestycydypestycydów, oprócz potwierdzenia ich znaczenia w gospodarce, przyniósł także doświadczenia związane ze szkodliwym działaniem doraźnym i długofalowym. Trwałość pestycydów w środowisku ($3$–$15$ lat w glebie) czy biokumulacja – czyli gromadzenie się w tkance tłuszczowej ludzi i zwierząt, spowodowały po latach ich stosowania wiele niepowetowanych strat w populacjach licznych gatunków ptaków i zwierząt. Niektóre z pestycydów, tak jak $\text{DDT}$, mimo, że są już wycofane z użycia w większości krajów świata, ciągle jednak pozostają obecne w środowisku i oddziałują szkodliwie na środowisko przyrodnicze. Niestety często dzięki globalnemu transportowi powietrznemu szkodzą organizmom na terenach, na których nigdy nie były stosowane, tj. obszary arktyczne czy oceany.

Dla zainteresowanych

$\text{DDT}$ był pierwszym zsyntetyzowanym i bardzo skutecznym insektycydem, znanym już w latach $30$–stych $\text{XX}$ wieku. Z powodu swojej trwałości $\text{DDT}$ i jego metabolity, czyli $\text{DDE}$ i $\text{DDD}$ są jednak bardzo niebezpieczne dla środowiska. Nie wykazują wprawdzie wysokiej toksyczności ostrej, ale można jednak obserwować chroniczne efekty działania tych związków. Wykazano, że są one przyczyną zaburzeń reprodukcji u ptaków. W latach $70$–tych $\text{XX}$ wieku w wielu krajach wprowadzono zakaz stosowania $\text{DDT}$, jednak w tym samym czasie wzrosło stężenie innych pokrewnych związków.

R1EoWDzzAARrO

Ilustracja przedstawia strukturę cząsteczki $\text{DDT}$. Atom węgla grupy $\text{CH}$ łączy się z trzema podstawnikami, pierwszy z nich stanowi grupa ${\text{CCl}}_3$, zaś dwa pozostałe to grupy $4$-chlorofenylowe.

Przykładem powszechnie używanych w wielu krajach jako pestycydy, szczególnie fungicydy i bakteriocydy, są chlorofenole.

Lindan – insektycyd, preparat przemysłowy, zawierający izomery heksachlorocykloheksanu ($\text{HCH}$) oraz związki z grupy cyklodienów (tj. aldryna, endryna, chlordan), jest kolejnym przykładem niezwykle trwałej trucizny środowiskowej.

Rddv3I6AB73KU

Ilustracja przedstawia lindan, czyli $1$,$2$,$3$,$4$,$5$,$6$-heksachlorocykloheksan. . Związek ten stanowi sześcioczłonowy pierścień nasycony cykloheksanu, w którym każdy z atomów węgla związany jest z jednym atomem chloru.

R1Q8OjJQbu0w7

Ilustracja przedstawia wzór półstrukturalny aldryny. Dwa pierścienie sześcioczłonowe są ze sobą skondensowane, posiadają dwa wspólne atomy węgla, tak zwane atomy mostkowe. Ponadto w jedynym z pierścieniu, na rysunku z lewej strony, znajduje się wiązanie podwójne naprzeciwległe do wiązania łączącego wspomniane atomy mostkowe. Ponadto w lewym pierścieniu dwa pozostałe tomy węgla, niezwiązane wiązaniem podwójnym, ani nie będące omówionymi atomami mostkowymi łączą się ze sobą poprzez dodatkowy atom węgla, zatem powstaje kolejny już mostek. Idąc do prawego pierścienia sześcioczłonowego, w nim również znajduje się analogicznie wiązanie podwójne i dodatkowy mostek, jednak wszystkie obecne w nim atomy, z wyjątkiem mostkowych podstawione są każdy jednym atomem chloru, a atom tworzący dodatkowym mostek podstawiony jest dwoma atomami chloru.

RqgPx2gdQVuBz

Ilustracja przedstawia wzór półstrukturalny dieldryny. Dwa pierścienie sześcioczłonowe są ze sobą skondensowane, posiadają dwa wspólne atomy węgla, tak zwane atomy mostkowe. Ponadto w jedynym z pierścieni, na rysunku z lewej strony, znajduje się mostek tlenowy łączący dwa atomy węgla połączone wiązanie pojedynczym naprzeciwległym do wiązania łączącego atomy mostkowe. Ponadto w lewym pierścieniu dwa pozostałe tomy węgla, niezwiązane wiązaniem podwójnym, ani nie będące omówionymi atomami mostkowymi łączą się ze sobą poprzez dodatkowy atom węgla, zatem powstaje kolejny już mostek. Idąc do prawego pierścienia sześcioczłonowego, w nim również znajduje się analogicznie dodatkowy mostek, ale posiada on również wiązanie podwójne łączące dwa atomy węgla naprzeciwległe do atomów mostkowych łączących dwa sześcioczłonowe pierścienie. Ponadto wszystkie obecne w nim atomy, z wyjątkiem mostkowych podstawione są każdy jednym atomem chloru, a atom tworzący dodatkowym mostek podstawiony jest dwoma atomami chloru.

Ciekawostka

$\text{DDT}$ pestycyd, który po $\text{II}$ wojnie światowej uratował miliony ludzi – był stosowany do zwalczania owadów roznoszących choroby zakaźne, takie jak malaria (komary) czy tyfus (wszy). $\text{DDT}$ nadal jest stosowane do zwalczania malarii.

R3feNLVGTDeju

Zdjęcie przedstawiające z bliska komara siedzącego na skórze i pobierającego za pomocą aparatu gębowego krew.

Słownik

Bibliografia

Alloway B. J., Ayres D. C., Chemiczne podstawy zanieczyszczenia środowiska, Warszawa 1999, s. 315‑357.

Litwin M., Styka‑Wlazła S., Szymońska J., Chemia ogólna i nieorganiczna, Podręcznik dla liceum, cz. 2, Warszawa 2005.

Skinder N. W., Chemia a ochrona środowiska, Warszawa 1995.