Риск загрязнения агрохимикатами

Сточные воды с сельскохозяйственных земель, обогащённые пестицидами и удобрениями, приводят к накоплению органических и неорганических соединений в поверхностных водах и вызывают эвтрофикацию водоёмов (Influence of Geographical Locations on Drinking Water Quality in …). Доля сельского хозяйства в общем водопользовании достигает 78 %, а основными источниками загрязнения выступают коллекторно-дренажные воды (КДВ) и стоки с ирригационных систем ([PDF] Kazakhstan General Water Security Assessment). В реке Сырдарья обнаружены значимые концентрации как современных, так и «наследственных» (organochlorine) пестицидов (Legacy and current pesticide residues in Syr Darya, Kazakhstan). В водных объектах Северного и Центрального Казахстана регистрируются превышения концентраций нитратов и фосфатов над предельно допустимыми значениями (Influence of Geographical Locations on Drinking Water Quality in …, The Hidden Impacts of Phosphorus Pollution to Streams and Rivers). Эвтрофикация проявляется массовым развитием фитопланктона, снижением уровня растворённого кислорода и гибелью гидробионтов (Global trends and regime state shifts of lacustrine aquatic vegetation). Для смягчения последствий предлагаются модернизация дренажных систем, создание локальных накопителей паводковых стоков и точное земледелие с оптимизацией режима внесения удобрений (Identification of Potential Farm Pond Sites for Spring Surface Runoff …).

Теоретические основы

Механизмы загрязнения

• Пестициды и органические загрязнители. При поверхностном стоке с полей активные вещества пестицидов (глифосат, хлорорганика) попадают в реки и озёра, устойчиво накапливаясь в донных осадках и воде (Influence of Geographical Locations on Drinking Water Quality in …).
• Нитрогенные соединения. Нитраты и аммоний из избытка азотных удобрений легко вымываются в грунтовые и поверхностные воды, где способствуют избыточному росту микроводорослей (Influence of Geographical Locations on Drinking Water Quality in …).
• Фосфорные удобрения. Фосфаты, связываясь с частицами почвы, транспортируются в водоёмы и служат ключевым фактором стимулирования эвтрофикации (The Hidden Impacts of Phosphorus Pollution to Streams and Rivers).

Механизмы эвтрофикации

• Нарушение баланса питательных веществ. Избыточные N и P приводят к ускоренному развитию фитопланктона и водорослей, что затем вымывает растворённый кислород при их разложении (The Hidden Impacts of Phosphorus Pollution to Streams and Rivers).
• Гипоксия и гибель организмов. Урезание кислорода в толще воды вызывает кислородные «мертвые зоны», где не выживают рыбы и макрофиты (Global trends and regime state shifts of lacustrine aquatic vegetation).
• Биотические изменения. Долговременная эвтрофикация меняет видовой состав сообществ, уменьшая биоразнообразие и устойчивость экосистем (World of Change: Shrinking Aral Sea — NASA Earth Observatory).

Современное состояние в Казахстане

Контроль и мониторинг

• В рамках Всемирного банка и FAO проведён Генеральный обзор водной безопасности, где сельское хозяйство признано источником основных загрязнений (стерочно-дренажные стоки) ([PDF] Kazakhstan General Water Security Assessment).
• FAO провела обучение фермеров методам рационального применения пестицидов и оптимизации удобрений, но охват программ остаётся ограниченным (Kazakhstan and FAO Strengthen Cooperation on Sustainable Water …).
• Служба гидрохимического мониторинга выявляет превышения нитратов в грунтовых водах и реках Северо-Казахстанской и Акмолинской областей (Health Risk Assessment of Nitrate in Drinking Water with Potential …).

Региональные примеры

• Река Сырдарья. В сезон полива в Syr Darya обнаружены органохлорные пестициды (lindane, DDT) в концентрациях до 0,24 µg/L (Legacy and current pesticide residues in Syr Darya, Kazakhstan).
• Река Ишим. Исследование показало, что большинство гидрохимических индикаторов (нитраты, фосфаты) не соответствуют нормативам для водохозяйственного использования в бассейне Ишима (Analysis of the Water Quality of the Ishim River within the Akmola …).
• Шардаринское водохранилище. Среднее содержание аммония, нитритов и нитратов не превышает ПДК, однако соли тяжёлых металлов и отходы пестицидов фиксируются периодически (Statistical approach to estimate the anthropogenic sources of …).
• Удобрения на рынке Алматы. Анализ четырёх типов удобрений выявил: макроэлементы (K, Ca) соответствуют стандартам, но присутствуют нежелательные примеси, влияющие на качество стоков ((PDF) Determination of impurities in fertilizers purchased in Almaty …).

Основные проблемы

1. Фрагментарность мониторинга. Нет единой платформы сбора данных о концентрациях агрохимикатов в региональных водоёмах (Kazakhstan and FAO Strengthen Cooperation on Sustainable Water …).
2. Старение дренажных систем. Неэффективный дренаж и отсутствие ремонтов приводят к застою и локальному повышению минерализации стоков (Legacy and current pesticide residues in Syr Darya, Kazakhstan).
3. Нерегулируемое внесение удобрений. Отсутствие обязательного учёта доз внесения и частоты обработки полей провоцирует «эхо-эффект» накопления в водоёмах ((PDF) Determination of impurities in fertilizers purchased in Almaty …).

Последствия для АПК РК

• Снижение качества поливной воды. Нитраты и пестициды в воде угрожают здоровью растений и накапливаются в почве при длительном использовании (Health Risk Assessment of Nitrate in Drinking Water with Potential …).
• Угроза биоразнообразию. Гипоксия и токсичность стоков приводят к гибели рыбы и зоопланктона, затрудняя развитие аквакультуры в водохранилищах (World of Change: Shrinking Aral Sea — NASA Earth Observatory).
• Риски продовольственной безопасности. Остатки пестицидов в зерновых культурах сказываются на качестве продовольствия и экспортных возможностях (Pesticide residues in grain from Kazakhstan and potential health …).

Варианты решений

• Развитие хозяйственно-водных накопителей. Идентификация пригодных участков для фермерских прудов-накопителей паводковых стоков снижает прямой сброс агрохимикатов в реки (Identification of Potential Farm Pond Sites for Spring Surface Runoff …).
• Точное земледелие. Использование GPS-контроля и датчиков почвенной влажности оптимизирует дозы и сроки внесения удобрений и пестицидов (Impacts of Phosphates on Water Quality and Aquatic Life).
• Управление жизненным циклом пестицидов. Присоединение к FAO–GEF проектам по улучшению условий хранения, применения и утилизации агрохимикатов (Kazakhstan | Regional Technical Platform on Green Agriculture).
• Расширение образовательных программ. Регулярное обучение фермеров методам интегрированной защиты растений (IPM) и мелиоративным практикам (FAO conducted trainings for farmers in Kazakhstan to reduce …).
• Цифровизация мониторинга. Внедрение единой GIS-платформы для отслеживания концентраций агрохимикатов и уровней эвтрофикации в реальном времени.

Такой комплексный подход позволит снизить риск загрязнения агрохимикатами, замедлить процессы эвтрофикации и повысить экологическую и экономическую устойчивость агропромышленного комплекса Казахстана.