Химический состав почвы загрязнение почвы

Загрязнение почвы: причины, последствия и пути решения

Источники загрязнения почвы – это химические вещества и микроорганизмы, присутствие которых изменяет физические, химические и биологические свойства почвы, что приводит к снижению плодородия почвы, то есть её полезности. Ухудшение состояния и качества почвы также вызвано чрезмерной эксплуатацией и неправильным ее использованием фермерами.

Типы и источники загрязнения и деградации почв

Загрязнение почвы в России вызывается всеми химическими соединениями, радиоактивными элементами и микроорганизмами, присутствующими в почве в повышенных количествах. Результат –изменения характеристик почвы, что препятствует ее нормальному использованию.

Причины загрязнения почвы отмечаются в следующем:

1. Газы и пыль, выбрасываемые промышленными предприятиями (химическими, нефтехимическими, цементными, сталелитейными заводами, электростанциями и т. д.);
2. Твердые и жидкие промышленные и городские отходы;
3. Химикаты, используемые в сельском хозяйстве (удобрения, химические средства защиты растений);
4. Выбросы транспортных средств.

Другие факторы, разрушающие почву, – это природные явления, происходящие без вмешательства человека. К ним относятся такие естественные виды загрязнения почвы, как землетрясения, эрозия, засуха, пожары.

Эрозия почвы

Эрозия почвы – это процесс вымывания или растворения поверхностного слоя почвы. Другое определение – перемещение, сортировка и осаждение в другом регионе частиц почвы, вызванное вымыванием поверхностного слоя почвы дождевой или речной водой (водная эрозия) или сдуванием — ветровой эрозией.

Эрозия также может быть вызвана деятельностью человека, а именно:

1. Неправильно проведенной мелиорацией;
2. Вырубкой и сжиганием лесов;
3. Слишком интенсивным выпасом животных;
4. Ведением интенсивного сельского хозяйства;
5. Чрезмерной эксплуатацией водных ресурсов.

Все это вместе или по отдельности приводит к постепенному ухудшению качества земли. Когда почва на участке полностью теряет свою потребительскую ценность, происходит ее опустынивание.

Почвы, на которых невозможно выращивание сельскохозяйственных культур, называют мертвыми почвами. В естественных условиях они встречаются:

• в непосредственной близости от действующих вулканов;
• в пустынных районах;
• в промышленных ландшафтах, например, в отвалах.

Нередко этот процесс необратим, сопровождается сильным преобразованием земель. Строительство домов, укладка асфальта, тротуаров, выкапыванием карьеров, все это пример человеческой деятельности, полностью разрушающей определенные элементы окружающей среды.

Химическое загрязнение почвы

Однако наибольшее влияние на нарушение биологического баланса почвы оказывает химическое загрязнение. Его основные источники – промышленность, сельское хозяйство и транспорт. Воздействие этих отраслей человеческой деятельности может привести к усталости почвы, снижению ее плодородия.

В крайних случаях загрязнение приводит к деградации почвы и растительности — опустыниванию. Примером такой деградации является техническое разрушение почвы.

Промышленные предприятия выбрасывают пыль, содержащую тяжелые металлы (например, свинец, ртуть) и газы (например, соединения серы, азота, хлора). Также источником загрязнения являются сырая нефть и ее производные, радиоактивные вещества. Наконец, на загрязнение в значительной степени влияет захоронение промышленных отходов.

Сельское хозяйство и транспорт, как источники загрязнения почвы

Современные сельскохозяйственные технологии также оказывают значительное влияние на химическое загрязнение почв. Причина – химическая обработка сельскохозяйственных культур. Применяются средства защиты растений – пестициды и токсичные компоненты, содержащиеся в удобрениях и средствах для роста растений.

Особенно негативно влияет на качество почв автомобильный транспорт:

1. Загрязняет почву и растительность выхлопными газами, содержащими соединения свинца и вредные углеводороды;
2. Отрицательно влияет на состояние почв из-за вышеупомянутой технической деградации почв, вызванной строительством коммуникационных и транспортных путей.

Последствия загрязнения почвы

Загрязнение изменяет состав и состояние почвы химически, физически и биологически. Чрезмерное использование искусственных удобрений и использование средств защиты растений нарушают течение вегетации растений и ухудшают структуру почвы. Это приводит к снижению плодородия почвы, что, в свою очередь, снижает урожайность. Следствием этого является снижение качества пищи и качества кормов для животных.

Основные последствия загрязнения почвы:

1. Засоление, несоответствующая реакция (подщелачивание или закисление), сопровождающееся вымыванием питательных веществ, особенно калия;
2. Ухудшение структуры почвы – пересушивание или заиление;
3. Снижение плодородия почвы в результате изменения ее физических, химических и микробиологических свойств;
4. Отрицательное влияние загрязнения почвы на развитие растений и организмов на более высоких уровнях пищевой цепи (на животных и человеке).

Химические загрязнители почвы в результате промышленной деятельности могут проникать через сельскохозяйственные культуры, а затем попадать в организмы животных и людей. Они также могут оказывать прямое влияние на загрязнение поверхностных и подземных вод в результате вымывания вредных веществ из почв.

Техническое и химическое загрязнение разрушает экологическую и эстетическую ценность растительного покрова. Химическое воздействие на состояние почвы изменяет ее pH, вызывая закисление. Подкисление почв приводит к угнетению развития микроорганизмов, а под влиянием процессов разложения органических веществ, выделяются ядовитые вещества.

Пути решения загрязнения почвы

Основные пути решения проблемы загрязнения почвы:

1. Правильное земледелие с использованием преимущественно натуральных удобрений, рациональное использование искусственных удобрений и средств защиты растений;
2. Предотвращение эрозии – мелиоративные работы, среднеполевые насаждения, облесение пустошей;
3. Предотвращение загрязнения почвы из муниципальных источников – сокращение количества отходов и надлежащее управление (сортировка отходов, компостирование, сбор опасных отходов), очистка сточных вод;
4. Ограничение промышленных источников загрязнения почвы – использование современных экологически чистых технологий и правильное обращение с производственными отходами;
5. Очистка почвы от токсичных веществ и раскисление закисленной почвы;
6. Для восстановления загрязненных почв предпринимаются сложные, многоступенчатые меры по восстановлению их полезности – рекультивация почв. Но такой территории требуется много лет, чтобы снова образовался слой почвы.

К сожалению, некоторые химические загрязнители могут оставаться в почве веками, и никакая обработка не может этого изменить. Поэтому, чтобы ускорить процесс удаления токсичных веществ из почвы и их реабилитации, загрязненную почву смешивают с чистой.

Источник

Почвы. Химический состав, свойства, загрязнение

Почва — рыхлый слой поверхностных горных пород вместе с включенными в него водами, воздухом, живыми организмами и продуктами их жизнедеятельно­сти.

Почва состоит из трех фаз: твердой, жидкой и газообразной. В твердой фазе преобладают минеральные образования — первич­ные (кварц, полевые шпаты, слюда) и вторичные (каолинит, гидро­слюды и др.) К этой же фазе относятся различные органические вещества, в том числе гумус, или перегной, а также почвенные коллоиды, имеющие органическое, минеральное или органоминеральное происхождение. Жидкую фазу почвы или почвенный рас­твор, составляет вода с растворенными в ней органическими и ми­неральными соединениями, а также газами. Газовую фазу почвы составляет «почвенный воздух», включающий газы, заполняющие свободные от воды поры, а также газы, адсорбированные коллоид­ными частицами и растворенные в почвенном растворе. Слоистая структура почвы возникает в результате взаимных перемещений в ней продуктов органического и неорганического происхождения.

Набор и количественное соотношение химических элементов в почве называют ее элементным составом. Любые почвы содержат все 92 элемента Периодической системы Д.И. Менделеева, а в случае химического загрязнения в почвах обнаруживаются и трансурановые элементы. Химические элементы представлены в почвах большим набором их химических соединений. Разнообразие соединений любого из элементов обеспечивает сравнительную устойчивость химического состояния почв. Так, соединения фосфора представлены преимущественно ортофосфатами, но они могут находиться одновременно в виде различных соеди­нений с кальцием, алюминием, железом, цинком, свинцом, марганцем. О разнообразии фосфатов дает представление следующий далеко не пол­ный перечень их почвенных соединений: Са₃(РО₄)₂, Са₁₀(РО₄)₆(ОН)₂, Са₁₀(РО₄)₆F₂, Са₄(РO₄)₃Н*3Н₂О, Са₃(РO₄)₂, Са(Н₂РO₄)₂, СаНРO₄, А1РО₄*2Н₂О, FеРO₄ *2Н2О, Fе3(РO4)2*8Н2O, Рb3(РO4)2, Zn3(РO4)2, Рb5(РO4)3ОН, РbА1₃Н(ОН)₆(РO₄)₂, МnНРO₄. Кроме того, значительная часть фосфора представлена органическими соединениями и кон­денсированными фосфатами.

Железо в почвах одновременно входит в кристаллические ре­шетки алюмосиликатов, в гётит FеООН, гематит Fe₂O₃, в различные гидроксиды. Соединения кремния в почвенном растворе представлены ортокремниевой кислотой Н₄SiO₄ или ее полимерными формами, а в твердых фазах одновременно сосуществуют аморфный и кристаллический диоксид кремния SiO₂ (кварц), минералы группы алюмосиликатов.

Особенно многочисленны в почвах соединения углерода. Практически всегда в почвенном воздухе есть диоксид углерода СO₂, в почвенном растворе — угольная кислота, в степных и сухостепных почвах — СаСО₃ и Nа₂СО₃; это только минеральные соединения. На­бор соединений в органическом веществе до сих пор не подсчитан, но в их число входят как низкомолекулярные соединения, начиная от метана СН₄, аминокислот, простейших кислот жирного ряда, моносахаридов, так и высокомолекулярные соединения, представленные целлюлозой, лигнином, полипептидами.

В составе органического вещества почвы можно выделить:

1) почти неразложившиеся или слабо разложившиеся пре­имущественно растительные остатки;

2) сильно измененные растительные остатки, которые можно выделить и определить их происхождение лишь с помощью микро­скопа;

3) сложные органические соединения, образующие гумус.

Комплекс новооб­разованных специфических почвенных органических соединений полу­чил название почвенного перегноя, или гумуса.

В настоящее время принято ввдеяятъ следующие основные компо­ненты гумуса.

Фульвокислоты растворяются в воде, имеют слабожелтоватую окраску (фульвос (греч.) — желтый). Фульвокислоты представляют собой комплексные высокомолекулярные соединения, устойчивые против коагуляции. Для фульфокислот характерно небольшое содер­жание углерода (36-44%) и азота (3,0-4,4%). Большинство солей этих кислот (фульватов) растворимо в воде. Таковы фульваты бария, кальция, магния, алюминия, железа, марганца. Поэтому фульвокис­лоты оказывают выщелачивающее воздействие на почвообразующие породы, способствуя выносу ряда элементов. Содержание фульвокислот (от общего содержания гумуса) колеблется от 35 до 50% в различных типах почв.

Гуминовые кислоты нерастворимы в воде, но растворяются в щелочах. Все представители этой группы относятся к высокомолеку­лярным соединениям. Гуминовые кислоты имеют темно-бурый цвет. Среди них различают гуминовую кислоту (черного цвета) и ульминовую — (бурого цвета). Гуминовые кислоты по сравнению с фульвокислотами содержат значительно больше углерода (от 46 до 61%) и азота (от 3,3 до 6,0%). Свободная гуминовая кислота обладает рас­творяющей способностью по отношению к ряду минералов, однако легко коагулирует под воздействием ионов кальция, железа и др. Гу­миновые кислоты образуются в большом количестве при почвообра­зовании в условиях степных ландшафтов.

В различных типах почв содержание гуминовых кислот ва­рьирует от 20% в подзолистых до 40% в черноземных почвах (от об­щего содержания гумуса в почвах). Отношение гуминовых кислот к фульвокислотам закономерно увеличивается от подзолистых почв к черноземным и затем уменьшается по направлению к почвам пус­тынь;

Часть перегноя, не растворяющаяся ни в воде, ни в щелочном растворе, называют гумином, цвет его черный. Содержание углерода такое же, что и в гуминовых кислотах. Гумин представляет собой гуминовые вещества, скоагулировайные и частично прочно связанные с дисперсной минеральной частью почвы.

Гумин, гуминовые кислоты и фульвокислоты образуют спе­цифические компоненты почвенного гумуса, не встречающиеся сре­ди других известных на земле органических веществ. Они составля­ют 85-90% от общей массы органического вещества почвы. Среди негуминовых веществ перегноя обнаружены протеины и другие азо­тистые соединения, углеводы, жиры, дубильные вещества, воск, смо­лы и другие вещества, входящие в состав растительных организмов.

Источник