Удобрения: вред или польза?

Леенсон И.А.
(«ХиЖ», 2019, №1)

Сплошь и рядом можно услышать, что еда теперь не та, что она отравлена химическими удобрениями. Достаточно вспомнить недавние страшилки о нитратах в овощах, которые привели даже к выпуску определителей нитратов в домашних условиях (пользуется ли кто-нибудь ими из покупателей в магазине или на рынке?). Многие мечтают о тех временах, когда не слыхали про искусственные «химические» удобрения, когда все продукты были «чистыми», произведенными если и с удобрениями, то только с навозом. Сейчас такие продукты называют модным словом «органические». Вот цитата из недавней статьи «Биосыр и экоколбаса — маркетинговый ход и попытка обмануть покупателя», опубликованной в газете «Вечерняя Москва».

«Как пояснила ведущий эксперт общества защиты потребителей "Росконтроль", сейчас есть достаточно четкие критерии, что можно считать продукцией органического производства.

— Есть Федеральный закон «Об органической продукции», где вполне четко определено, что именно это за продукция, — пояснила эксперт. — Она выпущена с использованием принципов органического производства, то есть из сырья, полученного без применения пестицидов и других средств защиты растений, без химических удобрений, стимуляторов роста и откорма животных, без антибиотиков, гормональных и ветеринарных препаратов, а также ГМО».

За рамками газетной статьи остался ряд вопросов: сколько из живущих сейчас на планете семи с половиной миллиардов людей можно прокормить без применения пестицидов, стимуляторов роста, химических удобрений, ГМО и т. д. И что значит «без ветеринарных препаратов» — то есть лечить больных животных нельзя? Рассмотрим только «химические удобрения». На своем огороде вполне могут вырасти хорошие огурцы, кабачки, петрушка и прочая зелень, если не вносить на грядки удобрения. Неплохо могут плодоносить плодовые кусты и деревья. А если нужно накормить не семью, а многомиллиардное население Земли — можно ли обойтись без «химических удобрений»? Ведь тысячи лет обходились без них, и даже слов таких не знали.

Однако возможность обойтись только «органическим удобрением», попросту говоря, навозом, — это миф. Еще в конце XVIII века, когда население Земли только приближалось к первому миллиарду, прозвучали тревожные нотки — нас становится слишком много! В явном виде эту озабоченность будущим выразил английский экономист Томас Мальтус (1766–1834), который в 1798 году издал знаменитую книгу «Опыт о народонаселении». В ней он указал, что численность населения имеет тенденцию возрастать в геометрической прогрессии, а средства к существованию даже в самых благоприятных условиях могут расти только в арифметической прогрессии. Так, производство продуктов питания, по Мальтусу, может расти лишь путем расширения сельскохозяйственных угодий и лучшей обработки пахотной земли. Вывод был неутешительным: в будущем человечеству грозит голод. Спустя почти столетие этот вывод подтвердил в 1887 году английский ученый Томас Гексли (Хаксли, 1825–1897), друг Чарльза Дарвина и популяризатор его учения.

На проблему истощения почвы за счет минеральных веществ и на необходимость возвращать их в землю после снятия урожая указал знаменитый химик Юстус Либих (1803–1873). В 1840 году он выпустил книгу «Органическая химия в применении к земледелию и физиологии», в которой, в частности, писал: «Придет время, когда каждое поле, сообразно с растением, которое на нем будут разводить, будет удобряться свойственным удобрением, приготовленном на химических заводах». Для того времени это было совершенно непривычно, поэтому указание Либиха было встречено многими учеными в штыки. Однако проблема оставалась: чтобы избежать голодной смерти человечества, необходимо было существенно увеличить производительность сельского хозяйства. Экстенсивные методы к тому времени себя уже исчерпали, по крайней мере в Европе. Результатом стало введение в сельское хозяйство со второй половины XIX века химических удобрений.

С фосфорными и калийными удобрениями особых проблем не было: недра богаты и калийными, и фосфорными солями. Сложнее с азотными удобрениями, которыми могут быть нитраты и соли аммония. Богатейшим источником азота в течение десятков лет являлась чилийская селитра — нитрат натрия в смеси с сульфатом и хлоридом натрия, глиной, песком и небольшим количество иодата натрия NaIO3 (его использовали для добычи иода). Во времена Мальтуса экспорт чилийской селитры составлял около 1000 т в год, а в начале ХХ века исчислялся уже миллионами тонн. Запасы чилийской селитры быстро истощались, тогда как потребность в нитратах росла быстро. Калиевая селитра была нужна для производства пороха; ее получали обменной реакцией NaNO3 + KCl → NaCl + KNO3, основываясь на сильном различии растворимости NaCl и KNO3 с изменением температуры. Ситуация казалась безвыходной, пока немецкий химик Фриц Габер не разработал в 1907–1909 годах метод связывания атмосферного азота в аммиак; а превращать аммиак в другие соединения азота химики умели.

Но проблема все равно оставалась: широкая доступность минеральных удобрений порой приводила к тому, что растения «перекармливали» ими. А это так же плохо, как перекармливание животных и людей. Мало кто знает, что для усвоения растением органического удобрения это удобрение (навоз или птичий помет) должно быть сначала переработано почвенными микроорганизмами с образованием тех же самых неорганических солей — нитратов, фосфатов и других. Различие только в кинетике: неорганические удобрения усваиваются растениями быстро, тогда как почвенные микроорганизмы работают медленно. Кстати, средневековый метод получения селитры для изготовления пороха также был основан на работе микроорганизмов: навоз смешивали в кучах с соломой и золой и оставляли примерно на год, поливая время от времени мочой. Образовавшуюся селитру выщелачивали водой.

Про нитраты мы, кстати, недавно писали (Химия и жизнь, 2017, 5, 13), но конкретно про удобрения там было несколько строк. Сейчас мы это обсудим чуть подробнее.

У растений в их естественной природной среде никогда не возникает избытка нитратов, которых они могут «переесть». Такое возможно только при избыточном внесении нитратов в почву, когда все процессы усвоения азота значительно ускоряются, и единственная проблема — не перекормить растения, а это уже зависит от людей. Грамотный хозяин знает, что удобрений следует вносить ровно столько, сколько нужно для возмещения в почве питательных веществ, вынесенных из нее снятым урожаем. А чем вреден избыток нитратов? Сами по себе нитраты — соли азотной кислоты — не ядовиты. Ядовиты продукты восстановления нитратов — нитриты, соли азотистой кислоты HNO2. Примерно 5% поступивших в организм нитратов превращаются в кишечнике под действием микроорганизмов в нитриты. Попадая в кровь, нитриты окисляют гемоглобин, содержащий Fe(II), до метгемоглобина, содержащего Fe(III), который не способен переносить кислород от легких к тканям. Если в крови больше 30% метгемоглобина, появляются слабость, головная боль, одышка, головокружение. Нитриты могут превращаться далее в нитрозамины (N­нитрозосоединения RR’N–N=O), потенциальные канцерогены.

Однако никакое растение не может расти, если его корни не будут извлекать из почвы соединения азота. Даже в отсутствие минеральных удобрений в растениях, особенно в овощах, все равно будет какое­то количество нитратов. Конкретное содержание возможного накопления нитратов зависит от сезона, типа почвы, использования удобрений. На некоторых русскоязычных сайтах приводятся данные о возможном накоплении нитратов в овощах. Усредненные значения для некоторых овощей приведены, например, в таблице на сайте.

По данным ВОЗ, — Всемирной организации здравоохранения, — допустимо попадание в организм человека в сутки до 3,7 мг на 1 кг массы. То есть при массе тела 70 кг это составит 260 мг. Получить такую суточную дозу, например, из салата, укропа или петрушки вряд ли реально: никто их сотнями граммов не ест. Нитраты очень хорошо растворяются в воде, поэтому, если положить овощи в кипящую воду на две минуты, а затем воду слить, содержание нитратов снизится вчетверо.

И наконец, в литературе описано проведение метаанализа — анализа разных опубликованных данных, чтобы выяснить, отличаются ли по составу органические овощи, выращенные без применения химических удобрений, ядохимикатов и другой «химии», от овощей, выращенных с применением всего указанного. В 2009 году из 318 работ на эту тему отобрали 55 наиболее надежных: в них было указание на воспроизводимость результатов, приведена статистика, детально описана методика и так далее. (В остальных не была достаточно подробно описана методика эксперимента или не изучена тщательно воспроизводимость, не приведена статистическая обработка результатов и т. п.). В отобранных статьях сравнивалось содержание в «органических» и в «обычных» овощах азота, фосфора, калия, магния, кальция, цинка, меди, витамина С и растительных масел. Вывод был однозначным: «органические» овощи практически ничем не выделялись среди других.


Содержание нитратов в некоторых овощах, мг/кг

Низкое

10–150

горох, томаты, сладкий стручковый перец, чеснок, картофель, репчатый лук, поздняя морковь

Среднее

150–700

огурцы, поздняя белокочанная капуста, зеленый лук в открытом грунте, тыква, кабачки, патиссоны, щавель, ранняя морковь, корнеплоды петрушки, цветная капуста (осенью)

Высокое

700–1500

ранняя цветная и белокочанная капуста, столовая свекла, брокколи, корневой сельдерей, кольраби, репа, хрен, редис и редька в открытом грунте, зеленый лук в защищенном грунте

Очень высокое

1500–4000

салат, мангольд (листовая свекла), шпинат, укроп, редис в защищенном грунте, листья столовой свеклы и петрушки, сельдерей



Несколько иные сведения о содержании нитратов (мг/кг) приведены в книге «100 химических мифов», например:

Очень низкое

менее 200

фасоль, горох, картофель, лук, чеснок, томаты, баклажаны, зеленый перец, спаржа

Низкое

200–500

брокколи, цветная капуста, репа, кабачки, огурцы

Среднее

500–1000

укроп, капуста

Высокое

1000–2500

кольраби, петрушка, лук­-порей, корневой сельдерей

Очень высокое

свекла, редис, салат, шпинат, сельдерей



Эта статья доступна в печатном номере "Химии и жизни" (№ 1/2019) на с. 14 — 15.

123

Разные разности

15.10.2021 17:00:00

…взрослые люди с аутизмом, умственно неполноценные и страдающие расстройствами психики подвержены большему риску подцепить COVID-19 и тяжелее переносят болезнь, если это случилось…

…освещенность живота во время беременности сказывается на развитии мозга эмбриона – чем больше света, тем лучше

…креативная деятельность оказывает нейропротекторный эффект в пожилом возрасте

>>
08.10.2021 17:00:00

Отчего люди голодают в засушливых районах планеты вроде африканского Сахеля? Да от того, что потепление климата ведет к засухе, опустыниванию и потере урожая, скажет всякий. И будет не прав.

>>
23.09.2021 20:00:00

Высокая озабоченность людей глобальным потеплением скорее связана с высоким уровнем их достатка, чем с масштабом грядущих климатических неприятностей на территории их проживания.

>>
08.09.2021 17:00:00

…иммунная система борется с инфекциями с разной интенсивностью в зависимости от времени суток…

…чрезмерное пристрастие к кофе приводит к уменьшению объёма мозга и увеличивает риск развития деменции и инсульта…

…обнаружена значительная корреляция между моментом инерции барицентрического движения Солнца и изменениями среднегодовой температуры Мирового океана в местах основных океанических течений…


>>
24.08.2021 17:00:00

Время от времени китайцы пускаются в путешествия: кто в поиске лучшей доли, кто для удовольствия. Кто они, те китайцы, что едут в РФ в последние 30 лет? Подробное исследование провел социолог из Южно-Уральского университета А.А. Авдашкин.

>>