Нітрати, пакт з фермерами та вода, яку ми не бачимо

Зміна клімату вже сьогодні створює серйозні проблеми для водопостачання – впливу зазнає весь його цикл, у тому числі й підземні води.

Екстремальні погодні явища через зміну клімату можуть призвести до більш тривалих періодів посухи та повеней, а це безпосередньо впливає на якість та наповненість підземних вод.

Доступ до води – це продовольча безпека і одна з головних причин, чому підземні води повинні відігравати більш помітну роль у кліматичних дискусіях. (3,7) Сьогодні в пресі все більше приділяється увага проблемі гігієнічності підземних вод через перевищення норми нітрату, що може мати серйозні наслідки для споживача.

Що таке нітрати?

Нітрати – це солі азотної кислоти (хімічна формула HNO3), що мають властивість розчинятися у воді. У сільському господарстві їх використовують як мінеральні добрива у вигляді калію, кальцію, натрію або аміачної селітри. У ґрунті і воді сполуки органічного азоту внаслідок біологічних процесів можуть перетворюватися в амоній, що, взаємодіючи з киснем в багатоетапному процесі, окислюється ґрунтовими бактеріями в нітрати. Органічні азотні сполуки містяться, зокрема, в сільськогосподарському рідкому гною. Азот (хімічна формула N) є компонентом рослинного і тваринного білка, який є головним елементом органічного життя. Рослина поглинає з ґрунту азот у вигляді солей, в основному нітратів і аміаку та використовує його для створення білка. А через інтенсивне промислове сільське господарство порушується природний цикл азотних речовин в ґрунті. Сьогодні цей дефіцит в дуже великій мірі компенсується рідким гноєм та мінеральними добривами.

Нітрат в підземних водах – як він туди потрапляє?

На забруднення підземних вод нітратами впливають не тільки великі поголів’я худоби та стічні води з промислових виробництв, а й спосіб ведення сільського господарства – якщо кількість гною чи добрив була неправильно розрахована, завелика або ж була внесена надто часто. Тоді відбувається підкислення ґрунту, наслідком якого є подальше вимирання ґрунтових організмів, що і порушує природний цикл. З цього можна зробити висновок, що якщо на поля нітратів вносять більше, ніж рослини можуть поглинути через коріння, їх надлишки накопичуються в ґрунті та через опади, наприклад, дощ чи танення снігу, потрапляють у його нижні шари.

Проникнення нітратів до підземних вод уможливлюють і геологічні особливості: повільне поповнення підземних вод (теж через кліматичні зміни), низька швидкість потоку води в поєднанні з дуже низькою швидкістю обміну води, несприятлива захисна функція покривних шарів, низький рівень підземних вод, низька здатність ґрунту до утримання нітратів і високий потенціал мінералізації азоту. (1,2)

Як це впливає на здоров’я людини?

Ми не відчуваємо нітрати на смак і нюх, при допустимій нормі вони самі по собі не завдають прямої шкоди здоров’ю дорослої людини. Але під впливом певних кишкових бактерій нітрати можуть розвинутися в нітрити або ж у нітрозаміни, які вважають канцерогенними. Нітрати небезпечні для дітей! Наприклад, перевищення нітратів у воді може викликати ціаноз, що для дітей, особливо молодших шести місяців, несе смертельні загрози. Для немовлят допустима концентрація нітратів у воді повинна бути нижче 50 міліграмів на літр. (1, 2)

Яка ситуація з нітратами в Україні?

Ситуація із забрудненням підземних вод в Україні є критичною. Хоча у цій статті увага приділяється забрудненню, спричиненому сільським господарством, все ж варто зазначити, що додатково на вміст нітратів у підземні води впливають негерметичні септики, які домогосподарства встановлюють самостійно в не допустимій відстані від водойм. Саме тому в деяких населених пунктах, де немає поряд сільськогосподарських підприємств, можна виявити значні перевищення нітратів і нітритів, а збір води з криниці чи свердловини біля септиків може мати небезпечні наслідки для життя і здоров’я людини. “Якість води і управління водними ресурсами, включаючи морське середовище” – є одним із підпунктів у додатку ХХІХ до угоди про асоціацію Україна-ЄС. Це означає певні вимоги до моніторингу підземних вод теж мають набути європейських стандартів. На сайті Міністерства захисту довкілля та природних ресурсів України зазначили, що із 1 січня 2019 року запровадили нову систему здійснення моніторингу вод. На онлайн ресурсі Державного агентства водних ресурсів України з’явилася інтерактивна карта по моніторингу та екологічної оцінки водних ресурсів (сайт на період написання статі знаходився у тестовій експлуатації). З першого погляду на карту в очі впадає велика кількість червоних пунктів, які свідчать про незадовільний стан води, а також досить низька щільність пунктів, де беруть проби.

Для покриття питних потреб в Україні використовують переважно поверхневі води – 70 %, і 30 % води для потреб комунального господарства забирають із підземних вод. Сьогодні практично всі водойми України за рівнем забруднення не відповідають санітарним стандартам законодавства до джерел водопостачання. (4, 8) Тому лише моніторинг і оцінка стану води без конкретних заходів і без залучень на місцевому рівні не вирішить проблем із водою. Оскільки у близькому майбутньому навантаження на цей ресурс збільшиться, якість підземних вод для споживання та іншого використання є критично важливою.

Як вирішують цю проблему в інших країнах?

У Німеччині нітрати так само, як і в Україні, є гарячою темою. Для очищення від нітратів басейну, що забезпечує питною водою 40 000 мешканців міст Карслруе, Арнштайн та Тюнген, німці розробили пілотний проєкт. У цьому регіоні було перевищення 50 mg/l нітратів, що вище допустимого значення та  є особливо шкідливим для немовлят. Саме тому перед постачальниками води постало питання: інвестувати в дорогу техніку для очищення води чи домовитися з фермерами? Вони обрали останнє. (5,6)

Вода без нітратів

Сфера управління водними ресурсами містить численні зв’язки з іншими сферами діяльності, такими, як сільське та лісове господарство, просторове планування, енергетика, охорона природи та розвиток міст. Співпраця науковців, практиків та осіб, які ухвалюють рішення, є важливою для змістовної, реалізованої стратегії. (3,7)

Як було згадано вище, однією із причин, чому нітрати потрапляють у воду, є побутові та сільськогосподарські стоки під час використання добрив. Саме тому уряд Нижньої Франконії спільно з постачальниками води для Карслруе, Арнштайну, Тюнгену й місцевими фермерами взявся до реалізації комплексної концепції зменшення нітратного забруднення. Загальна площа водозбірного басейну – 8 600 га (ці межі були визначені геологічним дослідженнями). (5,6)

Якість ґрунту та проникність гірських порід визначались для кожного сільськогосподарського клаптику землі в районі проєкту (див. Рисунок 1). Такий кропіткий підхід допоміг розділити пріоритетні для відновлення та моніторингу підземних вод ділянки. Із загальної площі водозбірного басейну для сільського господарства були відведені 4 608 гектарів, цю землю обробляють 175 фермерів. На цій підставі було розроблено концепцію заходів щодо управління та визначення компенсаційних виплат постачальникам води. Фермери та постачальники води підписали контракт. (5)

Стратегія та цілі пілотного проєкту:

1. Консультації з вибору добрив по всій території, щоб якомога швидше і стійкіше знизити рівень нітратів в підземних водах.

2. Не обробляти вразливі землі (оцінка критерії вразливості не вказанні в описі проєкту).

3. Економічно ефективна реалізація концепції відновлення та якомога менший вплив на сільське господарство.

4. Вирощування озимих культур без добрив перед посівом літніх культур.

5. Компенсація додаткових витрат та можливого зниження доходів.

6. Гарантії комунальним підприємствам водопостачання.

7. Просування продукції регіону, виробництво якої не несе шкоди підземним водам. (5,6)

Пакт з фермерами

Консультації розпочались у 2002 році із залученням 24 фермерів, які обробляли 230 гектарів землі і погодилися вести сільське господарство методом, що не забруднює підземні води. У 2016 році кількість фермерів , які підписали контракт, збільшилася до 51-го, а площа сільськогосподарських угідь у водозборі Вернталь зросла до 1 100 гектарів.

Крім формальних залучень було проведено різні заходи відповідно до ризику вимивання нітратів:

• Вимірювання азоту в ґрунті (на всіх орних землях).
• Перетворення землі на постійні перелоги (84 гектари).
• Запровадження сівозмін: пшениця, спельта, озимий пивоварний ячмінь, жито, ярий ячмінь, овес або соняшник, ріпак (кожні 5 років), льон, коноплі, просо та інші.
• Пивоварне зерно або спельта, замість хлібної пшениці: використання азоту від 40 до 50 кг азоту на гектар; восени приблизно 10 кг азоту на гектар.
• Проміжний посів перед пивоварним ячменем: для хорошого пива, щоб був хороший солод, пивоварний ячмінь слід удобрювати лише в міру.
• Вирощування озимих культур: якщо восени та взимку земля покрита рослинами, ризик вимивання нітратів та потрапляння їх у підземні води зменшується.
• Перетворення ріллі на луки та пасовища: це найкращий захист від забрудників, які можуть просочуватися в підземні води, особливо в чутливих ділянках. Таким чином, перетворення ріллі на луки зменшує проблему нітратів і вважається найбільшим досягненням проєкту (56 гектарів, статус на 2016 рік). (5,6)

Оцінка практики

Такий підхід і культивування землі захищає підземні води від збільшення нітратів. А також дозволяє постачальникам води не вдаватися до її дорогого очищення. Ці заходи стабілізували вміст нітратів до норми на 1000 гектарах земель. Забруднення в цьому регіоні не спостерігається (урожай 2014 року).

Вода – це блакитне золото, антропогенне навантаження на цей ресурс створює ряд проблем, вирішення яких є довготривалим.

Українці повинні мати доступ до води і бути впевненими в її безпеці як сьогодні, так і в майбутньому. Тому органам місцевого самоврядування необхідно розробити надійні, але гнучкі стратегії адаптації, з урахуванням не лише гідрологічних, а й політичних, соціальних та економічних аспектів.

Як показав приклад проєкту з Німеччини, успішне долання проблеми нітратного забруднення води вимагає інформування, консультування та залучення – все це впливає на ефективність результату в майбутньому. А також важливо врахувати, що відновлення ґрунтових вод від нітратів – тривалий процес: за оцінками вчених потрібно як мінімум 50 років для повного зникнення азоту із ґрунту. Це означає, що нітрат протягом п’яти десятиліть просочуватиметься до води. (9) Тому в майбутньому під час розрахунку кількості добрив важливо враховувати цю затримку.

Використані джерела:

• Umweltbundesamt (2020): FAQs zu Nitrat im Grund- und Trinkwasser. (15.11.2020).
• IVARIO Dienstleistungen GmbH (2020): Nitrat im Wasser – so gefährlich ist Nitrat im Trinkwasser wirklich. (15.11.2020).
• Ansems,N., Khaka, E., Villholth, K., (2014): Ecosystem-based Adaptation in Groundwater Management.
• Фесенко О. Г., (2014): Характеристика нітратного забруднення поверхневих і підземних вод Полтавського регіону. Вісник Полтавської державної аграрної академії. №1, 121 -124.
• Regierung von Unterfranken (Hrsg.) (o.J.): Modellprojekt Werntal. Trinkwasser für Unterfranken.
• Regierung von Unterfranken (2020): Maßnahmenbündel im Trinkwassereinzugsgebiet. (15.11.2020).
• International Groundwater Resources Assessment Center (2020): Groundwater & Climate Change. (15.11.2020).
• Інститут розробки інформаційних систем (2020): Моніторинг та екологічна оцінка водних ресурсів України. (15.11.2020).
• Sebilo, M. et al (2013): Long-term fate of nitrate fertilizer in agricultural soils. In: Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Ця стаття видана в межах Ініціативи з розвитку екологічної політики й адвокації в Україні, що здійснюється Міжнародним фондом “Відродження” за фінансової підтримки Швеції.

Думки, висновки чи  рекомендації належать авторам цієї статті і не обов’язково відображають погляди Уряду Швеції. Відповідальність за зміст статті несе виключно ГО “Екоклуб”.