До сільськогосподарського забруднення відносять біотичні та абіотичні побічні продукти від ведення сільського господарства, які призводять до забруднення або деградації навколишнього середовища та навколишніх екосистем та/або завдають шкоди людям та їхнім економічним вигодам. Забруднення може спричинятися різними джерелами, починаючи від точкового забруднення води (від однієї точки скидання) до більш дифузних причин ландшафтного рівня, також відомих як неточкове джерело забруднення та забруднення повітря. Потрапляючи в навколишнє середовище, ці забруднювачі можуть мати як прямий вплив на навколишні екосистеми, тобто вбивати місцеву дику природу або забруднювати питну воду, так і непрямі, наприклад утворювати мертві зони, які спричинені сільськогосподарськими стоками, що зосереджуються у великих водоймах.

Практикуючі методи управління або неосвіченість відіграють вирішальну роль у кількості та впливі цих забруднювачів. Методи управління варіюються від утримання тварин до поширення пестицидів і добрив у світовій сільськогосподарській практиці. Погані методи управління включають погане керування операціями з годівлі тварин, надмірний випас, оранку, внесення добрив, а також неправильне, надмірне або невчасне використання пестицидів.

Забруднювачі від сільського господарства істотно впливають на якість води і можуть бути знайдені в озерах, річках, водно-болотних угіддях, гирлах річок і підземних водах. До забруднювачів від сільського господарства належать різні відкладення, нутрієнти, патогени, пестициди, метали та солі. Тваринництво має величезний вплив на забруднювачі, які потрапляють у навколишнє середовище. Бактерії та патогенні мікроорганізми, що містяться в гною, можуть проникнути в струмки та підземні води, якщо випасання, зберігання рідкого гною та внесення гною на поля не забезпечуються належним чином."Investigating the Environmental Effects of Agriculture Practices on Natural Resources". USGS. January 2007, pubs.usgs.gov/fs/2007/3001/pdf/508FS2007_3001.pdf. Accessed 13 травня 2022. Забруднення повітря, викликане сільським господарством через зміни у землекористуванні та методах землеробства, має істотний вплив на зміну клімату, і вирішення цієї проблеми було центральною частиною Спеціальної доповіді МГЕЗК щодо зміни клімату та земель. https://www.ipcc.ch/report/srccl/.

Абіотичні джерела

Пестициди

Пестициди та гербіциди застосовуються на сільськогосподарських угіддях для боротьби зі шкідниками, які порушують врожайність рослинництва. Забруднення ґрунту може статися, коли пестициди залягають та накопичуються в ґрунтах, що може змінити мікробіологічні процеси, збільшити поглинання рослинами хімічної речовини та є токсичними для організмів, які проживають у ґрунті. Протяжність залягання пестицидів та гербіцидів залежить від унікального хімічного складу сполуки, що впливає на динаміку сорбції та рух в ґрунтовому середовищі. Пестициди також можуть накопичуватися у тварин, які поїдають заражених шкідників та організмів, що проживають у ґрунті. Крім того, пестициди можуть бути більш шкідливими для корисних комах, таких як запилювачі, і для природних ворогів шкідників (тобто комах, які полюють на шкідників або паразитують на них), ніж для самих цільових шкідників.

Вилуговування пестицидами Вилуговування пестицидів відбувається, коли пестициди змішуються з водою і рухаються через ґрунт, забруднюючи ґрунтові води. Обсяг вилуговування корелюється з конкретними характеристиками ґрунту та пестицидів, а також рівнем опадів та величиною зрошення. Вилуговування найімовірніше відбувається при використанні водорозчинних пестицидів, коли ґрунт має тенденцію бути піщаним; якщо відразу після застосування пестицидів відбувається надмірний полив; якщо адсорбційна здатність пестициду до ґрунту низька. Вилуговування може відбуватися не тільки на оброблених полях, а й в зонах змішування пестицидів, мийках для обладнання, яким вносять пестициди або на їх місцях утилізації.

Добрива Добрива використовуються для забезпечення посівів додатковими джерелами поживних речовин, таких як азот, фосфор і калій, які сприяють росту рослин і підвищують урожай. Незважаючи на те, що вони корисні для росту рослин, вони також можуть порушити природні цикли поживних і мінеральних біогеохімічних речовин і спричинити ризик для здоров’я людей та навколишнього середовища.

Азот Азотні добрива забезпечують рослини азотною речовиною, яка є біологічно доступною для засвоєння рослинами; а саме NO3− (нітрат) і NH4+ (амоній). Це підвищує врожайність і продуктивність сільського господарства, але також може негативно впливати на підземні та поверхневі води, забруднювати атмосферу та погіршувати стан ґрунту. Не всі поживні речовини, внесені через добрива, поглинаються культурами. Досить часто вони накопичуються в ґрунті або вимиваються у вигляді стоку. Нітратні добрива мають більшу ймовірність бути вимитими в профіль ґрунту через стік, адже мають високу розчинність і подібні заряди між молекулою та негативно зарядженими частинками глини. Високі норми внесення азотовмісних добрив у поєднанні з високою водорозчинністю нітратів призводять до збільшення стоку в поверхневі води, а також вимивання в підземні води, тим самим спричиняючи забруднення підземних вод. Рівень нітратів вище 10 мг/л (10 ppm) у підземних водах може викликати «синдром блакитного малюка» (набуту метгемоглобінемію) у немовлят і, можливо, захворювання щитоподібної залози та різні види раку. Фіксація азоту, яка перекриває атмосферний азот (N2) більш біологічно доступними формами, і денітрифікація, яка перетворює біологічно доступні сполуки азоту в N2 і N2O, є двома найважливішими метаболічними процесами, які беруть участь у колообігу азоту, оскільки вони є найбільшими введеннями та виведеннями азоту в екосистемі. Вони дозволяють азоту рухатись між атмосферою (в якій знаходиться близько 78% азоту) і біосферою. Іншими важливими процесами в колообігу азоту є нітрифікація та амоніфікація, які перетворюють амоній в нітрат або нітрит і органічну речовину в аміак відповідно. Оскільки ці процеси підтримують концентрацію азоту відносно стабільною в більшості екосистемах, великий приплив азоту із сільськогосподарського стоку може спричинити серйозні порушення даного процесу. Загальним результатом цього у водних екосистемах є евтрофікація, яка, у свою чергу, створює умови гіпоксії та безкисневої дії — обидві з яких є смертельними та/або шкідливими для багатьох видів. Підживлення азотом також може вивільняти гази NH3 в атмосферу, які потім можуть бути перетворені в сполуки NOx. Велика кількість сполук NOx в атмосфері може призвести до закислення водних екосистем і викликати різні проблеми з диханням у людей. Удобрення також може виділяти N2O, який є парниковим газом і може сприяти руйнуванню озону (O3) у стратосфері. Також можуть бути пошкоджені ґрунти, які отримують азотні добрива. Збільшення доступного для рослин азоту підвищить первинну продукцію культури, і в кінцевому підсумку мікробна активність ґрунту зросте в результаті більшого надходження азоту з добрив і вуглецевих сполук через розкладену біомасу. Через збільшення розкладання в ґрунті вміст органічної речовини в ньому буде виснажено, що призведе до погіршення загального стану ґрунту.

Однією з альтернатив стандартним азотним добривам є добрива підвищеної ефективності (ДПЕ). Існує кілька типів ДПЕ, але вони зазвичай поділяються на дві категорії: добрива з повільним вивільненням або добрива з інгібіторами нітрифікації. Добрива з повільним вивільненням покриті полімером, який затримує і уповільнює виділення азоту в сільськогосподарські системи. Інгібітори нітрифікації — це добрива, покриті сірчаною сполукою, яка є досить гідрофобною, що допомагає уповільнити виділення азоту. ДПЕ забезпечують більш стабільне вивільнення азоту в ґрунт і можуть зменшити вимивання азоту та випаровування сполук NOx, однак наукова література показує як ефективність, так і неефективність у зменшенні забруднення азотом.

Фосфор Найпоширенішою формою фосфорного добрива, що використовується в сільськогосподарській практиці, є фосфат (PO43- ) — його застосовують у синтетичних сполуках, які містять PO43-, або в органічних формах, таких як гній і компост. Фосфор є необхідною поживною речовиною для всіх організмів через роль, яку він відіграє в клітинних і метаболічних функціях, таких як виробництво нуклеїнових кислот і метаболічна передача енергії. Однак більшість організмів, включаючи сільськогосподарські культури, потребують не надто багато фосфору, оскільки вони розвивалися в екосистемах з відносно невеликою його кількістю. Мікробні популяції в ґрунтах здатні перетворювати органічні форми фосфору в розчинні доступні для рослин форми, такі як фосфат. Будь-який фосфор, який не поглинається рослинами, адсорбується на частинках ґрунту, що допомагає йому залишатися на місці. Через це він зазвичай потрапляє в поверхневі води, коли частинки ґрунту, до яких він прикріплений, розмиваються в результаті опадів або зливового стоку. Кількість фосфору, яка надходить у поверхневі води, є відносно низькою в порівнянні з кількістю, яка вноситься як добриво, але навіть невелика кількість може порушити природні біогеохімічні цикли екосистеми фосфору. Хоча азот відіграє роль у шкідливому цвітінні водоростей та ціанобактерій, які викликають евтрофіку, надлишок фосфору вважається найбільшим сприяючим цьому фактором, тому що часто є поживною речовиною, яка найбільш обмежує, особливо в прісних водах. На додаток до зниження рівня кисню в поверхневих водах, цвітіння водоростей і ціанобактерій, також можуть вироблятися ціанотоксини, які є шкідливими для здоров’я людей і тварин, а також багатьох водних організмів.

Концентрація кадмію у фосфоровмісних добривах значно варіюється і може бути проблематичною. Наприклад, моноамонійне фосфатне добриво може мати вміст кадмію до 0,14 мг/кг або до 50,9 мг/кг. Це пояснюється тим, що фосфатна порода, яка використовується при їх виготовленні, може містити до 188 мг/кг кадмію (прикладами є родовища на Науру та островах Різдва). Постійне використання добрив з високим вмістом кадмію може забруднити ґрунт і рослини. Обмеження вмісту кадмію у фосфорних добривах розглядалися Європейською комісією. Виробники фосфоровмісних добрив нині вибирають фосфоритні породи за вмістом кадмію. Фосфорні породи містять також високі рівні фтору. Тому широке використання фосфорних добрив призвело до підвищення концентрації фтору й в ґрунті. Забруднення їжі від добрив з вмістом фтору не викликає занепокоєння, оскільки рослини накопичують мало фтору з ґрунту. Більше занепокоєння викликає можливість токсичного впливу фтору на худобу, яка може поглинати забруднені ґрунти. Також можливе занепокоєння викликає вплив фтору на ґрунтові мікроорганізми.

Радіоактивні елементи

Радіоактивний вміст добрив значно варіюється і залежить як від їх концентрації в материнських породах, так і від процесу виробництва добрив. Діапазон концентрацій урану-238 може коливатися від 7 до 100 пКі/г у фосфоритних породах і від 1 до 67 пКі/г у фосфорних добривах. Якщо використовуються високі річні норми використання фосфорних добрив, це може призвести до концентрації урану-238 у ґрунтах та дренажних водах, які в кілька разів перевищують звичайні. Однак вплив цих надходжень на здоров’я людини від забруднення харчових продуктів радіонуклідами дуже малий (менше 0,05 мЗв/рік). 

Органічні забруднення