В настоящее время почти каждый взрослый человек знает, что содержащиеся в пищевых продуктах соли азотной кислоты (нитраты) опасны для здоровья. А ведь еще недавно их вводили для консервирования мяса, ветчины, колбасы. Специалисты считают, что опасность заключается не в самих нитратах, а в продуктах их восстановления — нитритах, т. е. солях азотистой кисло­ты. Нитриты образуются из нитратов в желудке как чело­века, так и животных. Они-то и обладают ядовитым действием на организм. Однако дело этим не ограничи­вается. Нитриты способны нитрозировать аминные груп­пы в белках и аминокислотах, приводя к образованию нитрозаминов. Существуют указания на то, что некото­рые из нитрозаминов обладают канцерогенными свой­ствами.

В настоящее время распространение получили жид­кие удобрения. К их числу относят жидкий аммиак и аммиачную воду (20—22 % по NНз), а также растворы в жидком аммиаке или в концентрированной аммиачной воде, в которых растворяют аммиачную селитру, карба-мид, кальциевую селитру. При растворении в аммиаке NH4NO2 и Са(NОз)2 давление паров аммиака снижается и при определенной концентрации солей при обычных температурах оно становится равным атмосферному. Жидкие удобрения легче вносить на поля и удобно использовать для подкормки растений. В то же время их производство проще и дешевле, чем твердых удоб­рений.

Фосфорные удобрения. Фосфор необходим растениям для синтеза белков клеточных ядер — нуклеопротеидов, а также многих других биологически активных органи­ческих соединений. Он накапливается в растениях в до­вольно больших количествах. Растения как объекты питания обеспечивают фосфором организмы животных, а также человека. В табл. 2 приведено содержание фосфора Р в продуктах питания растительного и живот­ного происхождения.

Природа создала много кладовых фосфорного сырья, в том числе и в нашей стране. Эти кладовые состоят из апатитов и фосфоритов. Эти минералы называют фторапатитом, хлорапатитом, гидроксидапатитом. Наиболее распростра­нен фторапатит. Апатиты входят в состав изверженных магматических пород. Осадочные породы, в которых со­держится апатит с включениями частичек посторонних минералов (кварца, кальцита, глины и др.), называют фосфоритами.

В далекие геологические эпохи фосфориты образо­вались путем минерализации скелетов животных (кости, как известно, состоят в основном из фосфата кальция) или осаждением из воды фосфатных ионов ионами кальция. В природе встречаются аморфные и кристалли­ческие фосфориты. Первые легче поддаются химическому и микробиологическому разложению. Поэтому на некото­рых почвах измельченные фосфориты (фосфоритная мука) использовались в качестве удобрений без завод­ской химической переработки. Для этой же цели приме­няется костяная мука, которую получают размалыванием обезжиренных костей. Минеральная часть костной ткани состоит из гидроксидапатита. Следует от­метить, что люди применяли кости для удобрения полей с древнейших времен. Теперь мы знаем, что особенно большой эффект костяная мука дает на кислых почвах.

В прошлом на Руси были весьма популярны суточные (томленые) щи. Они вкусны и весьма полезны. Основны­ми компонентами суточных щей являются мясо с костями и квашеная капуста. Горшок со сваренными щами поме­щали в хорошо прогретую русскую печь, которая удержи­вала тепло целые сутки. Молочная и другие органи­ческие кислоты квашеной капусты способствовали рас­щеплению белков и растворению минеральной части костей. Для этого требовалось время и повышенная температура. Немногие оставшиеся свидетели вспоми­нают, что косточки в суточных щах были настолько мягкими, что могли быть пережеваны. По существу, процесс взаимодействия гидроксидапатита костей с кис­лотами напоминает переработку фосфоритов и апатитов в суперфосфат. Из малорастворимых фосфатных соеди­нений под действием кислот получаются более раство­римые кислые фосфаты кальция. Эти же химические превращения происходят при внесении костяной муки в кислые почвы.

Химическая сущность производства наиболее деше­вого фосфорного удобрения — суперфосфата — сводится к обработке фторапатита серной кислотой:

2Ca5F(РO4)3 + 7H2S04 + ЗН2О == ЗСа(Н2Р04)2 • H2O + 7CaS04 + 2HF

Недостатком суперфосфата является низкое содержание в нем фосфора. Сульфат кальция (гипс) можно рассмат­ривать лишь как транспортный балласт. Правда, для подзолистых и супесчаных почв, в которых содержится мало серы, сульфат кальция оказывается полезным для некоторых растений, потребляющих много серы — бобо­вые, крестоцветные и др. Однако для большинства растений гипс практически бесполезен.

Для получения удобрения с более высоким содержа­нием фосфора проводят процесс в две стадии. Вначале получают фосфорную кислоту:

Получающуюся фосфорную кислоту отделяют от гипса и действуют ею на новую порцию сырья:

Ca5F(РO4)3 + H3РO4 + 5H2O = 5Ca5(H3РO4)2 *H2O + HF

Образующийся продукт называют двойным суперфосфа­том потому, что в отличие -от простого суперфосфата он содержит примерно вдвое больше питательного ве­щества. Для устранения слеживаемости и обеспечения хорошей рассеиваемости суперфосфат гранулируют.

Еще одно фосфорное удобрение производят нейтрали­зацией фосфорной кислоты известковым молоком (сус­пензией гашеной извести):

Hз Р04+Са(ОН)2 = СаНР04.2Н2О

Полученный таким образом продукт называют преципи­татом. Он обладает

При большом содержании карбонатов, т. е. при низкой кислотности почв, превращение может пойти дальше:

Са(Н2РO4)2+2СаСОз = Саз(Р04)2 + 2С02+2Н20

В результате вновь получается малорастворимый фосфат кальция Саз(Р04)2, который малодоступен для питания растений.

Таким образом, для эффективного использования удобрений нужно знать и регулировать кислотность почв. Наличие в почве в больших количествах соеди­нений железа (III) и алюминия (III) также снижает эффективность фосфорных удобрений, так как данные ионы образуют с фосфатными ионами малорастворимые соли.

Калийные удобрения. Человек давно заметил, что вне­сение в почву золы приводит к увеличению урожайности. О том, что ее активным началом является карбонат калия — поташ, стало ясно гораздо позже. До разработки промышленных способов производства соды поташ играл исключительно важную роль в различных производствах:

стекольном, текстильном, мыловаренном и др. Его полу­чали сжиганием древесины, обработкой водой золы с по­следующим выпариванием водного раствора. Из золы сожженного 1м3 вяза получали 0,76 кг поташа, ивы— 0,63, липы — 0,50 кг. В России лес бездумно сжигали на поташ до середины XIX в. Содержание калия в золе от сгоревших растений обычно очень высокое: в золе соломы злаков от 9 до 22 %, гречишной соломы — 25— 35, стеблей подсолнечника 36—40, торфа 0,5—4,7 %. Само слово «поташ» произошло от древнего нем. «пот» — горшок и «аш» — зола, так как щелок, получаю­щийся при обработке золы водой, выпаривался в горшках.

В организме растений калий регулирует процесс ды­хания, способствует усвоению азота и повышает накоп­ление белков и Сахаров в растениях. Для зерновых культур калий увеличивает прочность соломы, а у льна и конопли повышает прочность волокна. Калий повышает стойкость озимых хлебов к морозам и к перезимовке и овощных культур к ранним осенним заморозкам. Недостаток калия у растений проявляется на листьях. Их края приобретают желтую и темно-коричневую ок­раску с красными крапинками.