Самоочищение почвы как проходит

Самоочищение почвы — значение, этапы и процессы

Самоочищение почвы — достаточно долгий и сложный для природы процесс. Это процедура превращения вредных органических веществ в полезные неорганические. Все вредные вещества, которые попадают в почву, через некоторое время фильтруются и теряют любые отрицательные и вредные свойства.

Процессы самоочищения почвы

Почва обладает самыми уникальными свойствами самоочищения. Почвенные микроорганизмы занимаются этим делом. Также уровень влаги, кислорода и физико-химические свойства играют важную роль. Почвенные микроорганизмы фильтруют вредные отбросы, которые попадают в грунт в виде неочищенной воды. В порах верхних слоев почвы задерживаются разные твердые вещества.

• животные останки и растительные;

Скорость разложения зависит от уровня кислорода в почве. Аэробный или анаэробный способ очистки помогает разложению органических веществ.

Аэробные условия

Самоочищение почвы этим способом проходит так:

• в почве образуются жирные кислоты;

• потом распадаются на разные газообразные вещества в виде метана, органических спиртов и диоксида углерода.

Сами жиры разлагаются гораздо медленнее углеводов. Вначале жиры расщепляются на жирные кислоты, а уже после происходит тот процесс, который описан выше. При недостатке в почве кислорода образуется много неприятных по запаху жирных и летучих кислот. Также в почву попадают вещества, содержащие большое количество азотистых соединений. Относятся к категории продуктов белкового обмена. Проходя долгие стадии расщепления, они медленно превращаются в аминокислоты. Большинство белков используют аминокислоты как свой энергетический материал. Аммонификация проходит в начале минерализации. Также в процессе минерализации задействована и мочевина, которая со временем превращается в аммиак. В завершающей стадии минерализации фактически все вещества превращаются в нитраты. После этого все растения получают питательные вещества.

Анаэробные условия

Чтобы понять важность значения самоочищения почвы, необходимо изучить анаэробные условия. В таких условиях почва перенасыщается отходами, в результате чего формируется большая влагоемкость и капиллярность. Кроме нитрификации проходит процесс денитрификации, где микроорганизмы нитратов восстанавливаются до нитритов, аммиака и оксидов азота. Это происходит в условиях недостатка кислорода и способствует быстрому восстановлению почвы. Также во время денитрификации атмосферный воздух получает дополнительное насыщение азотом. Чем быстрее почва очистится от органических загрязнений, тем быстрее биологические загрязнения превратятся в полезные ресурсы, которые называются удобрением или компостом. В основном патогенные микроорганизмы и яйца гельминтов погибают от высыхания, что способствует очищению почвы.

Образование гумуса

В результате самоочищения образуется гумус – это специальное органическое вещество, способствующее большей плодородности почвы. В народе его называют перегной. Как видим, органические компоненты, которые тем или иным образом попали в почву в виде загрязнений, постепенно вновь превращаются в полезные вещества. Их можно использовать как удобрения. К сожалению, спорообразующие формы не могут превратиться во что-то полезное для грунта. Чтобы образовался перегной, в среднем требуется весь теплый сезон до начала первых морозов. Для образования компоста требуется в среднем год или два. Если в хозяйстве есть куры, то желательно, чтобы они перебирали его постоянно, тогда компост намного быстрее станет полезным удобрением. Благодаря компосту можно существенно повысить урожайность без использования химии.

Мероприятия по охране почвы

Чтобы сохранить качество почвы на таком уровне, который не позволит развиваться разного рода заболеваниям, необходимо проводить комплекс мероприятий, которые не только сберегут, но и повысят урожайность. С этой целью создаются специальные экспертизы, которые:

• занимаются наблюдением за санитарным состоянием почвы;

• проводят планировочные мероприятия;

• осуществляют гигиеническое нормирование;

• создают законодательные, технологические санитарно-технические условия, которые способствуют быстрому и эффективному очищению почвы.

Самым важным аспектом в санитарной охране почвы является разработка гигиенических нормативов. Эти нормативы помогают определить, насколько безопасно или небезопасно то или иное вещество для почвы. Но все эти нормативы еще развиты слабо, поскольку разработано их только 200, в то время как в почву попадает больше, чем десятки тысяч таких веществ.

Технические мероприятия направлены на то, чтобы создать безотходное или малоотходное производство на предприятия, а также максимально снизить возможный уровень загрязнения. Чтобы обезвредить твердые отходы, необходимо:

• создавать мусоросжигательные заводы;

• строить заводы биометрической обработки;

• разделять отходы по категориям для дальнейшей утилизации.

Самоочищение почвы будет совсем неэффективным, если при современном темпе жизни и производства не проводить переработку отходов и очистку от жидких отбросов. Для этой цели проводят ассенизацию или устанавливают канализации. Если нет возможности оборудовать свой дом канализацией, необходимы дворовые уборные. По санитарно-гигиеническим нормам, они должны находиться на расстоянии не ближе, чем 20 метров от жилого сектора. Чтобы предотвратить заражение почвы, необходимо раз в день место возле туалета посыпать хлорной известью. Если такой возможности нет, то нужно стараться хоть раз в 2 месяца чистить выгребные ямы.

Также необходимо обустроить такие объекты дренажем, чтобы отходы по трубам шли в водоем и там очищались путем гидролиза.

Этапы самоочищения почвы

Они выглядят следующим образом:

Во время гниения происходит аэрация, то есть поглощение кислорода; минерализация и формирование минеральных веществ; гумификация, то есть образование гумуса.
При брожении поглощается энергия, и формируются зловонные газы в виде аммиака, метана, водорода и других.
Нитрификация – окислительный процесс.
Денитрификация – обеднение почвы полезными азотистыми веществами.

В статье перечислены все основные стадии самоочищения почвы, а также комплекс мероприятий, которые может провести человек самостоятельно. Дело в том, что почва может самоочищаться без негативного влияния человека. Потому задача человечества минимизировать влияние на почву и уменьшить количество отходов, ведь природа не справляется с ними в полном объеме. Если продолжится загрязнение почвы такими же темпами, то уже через 20 лет люди не смогут употреблять чистую и не зараженную пищу, что очень опасно для здоровья.

Источник

Как почва самоочищается от загрязнения

Об этом рассказывают эксперты отдела защиты растений, агрохимии, качества и безопасности растениеводческой продукции ФГБУ «Ростовский референтный центр Россельхознадзора»

Почва является важной составной частью биосферы, в которой происходит обезвреживание (детоксикация) основной массы поступающих в нее органических веществ из растений и животных — это белки, жиры, углеводы и продукты их обмена. Они распадаются до образования неорганических веществ — этот процесс называется минерализацией.

В дальнейшем в почве образуется новое органическое вещество – гумус или перегной. Этот процесс называется гумификацией. Гумус не пахнет, медленно разлагается на составные части, которые усваивают растения. Он необходим растениям для полноценного роста.

Вместе оба процесса — минерализация и гумификация, направлены на восстановление первоначального состояния почвы и получили название процессов самоочищения почвы. Это сложный процесс, зависящий от химического состава почвы и ее физических свойств (пористости, воздухопроницаемости и влагопроницаемости, капиллярности и т.д.), обеспечивающих доступность воздуха и воды, состава микрофлоры и фауны почвы. Углеводы в аэробных и анаэробных условиях окисляются до углекислого газа и воды. Жиры в аэробных условиях медленно окисляются до образования глицерина, жирных кислот, серной кислоты и сульфатов. Белки при анаэробном процессе разлагаются до аммиака.

При аэробном процессе вначале также образуется аммиак, но в присутствии кислорода переводится микроорганизмами в азотистую кислоту и нитриты, затем при дальнейшем контакте с кислородом — в азотную кислоту и нитраты. Этот окислительный процесс минерализации белков называется нитрификацией и имеет гигиеническое значение. По нему судят о времени попадания белков в почву. При свежем загрязнении — в почве больше аммиака или нитритов, при старом — нитратов.

При загрязнении почвы бытовыми отходами, отходами производства, животноводства и т.д. процессы самоочищения нарушаются, на таких земельных участках начинают накапливаться возбудители и переносчики кишечных паразитных заболеваний (геогельминты, патогенные простейшие организмы, личинки синантропных мух), а также условно-патогенные представители нормальной кишечной микрофлоры (бактерии группы кишечной палочки — БГКП) и сопутствующие им патогенные микроорганизмы.

Для профилактики инфекционных заболеваний и гельминтозов, передающихся через почву, большое значение имеют санитарная охрана почвы и санитарная очистка территорий от отходов.

С гигиенической точки зрения вынужденное загрязнение почвы может осуществляться только с учетом ее самоочищающей способности, чему способствует санитарная охрана почвы — это комплекс мероприятий, направленных на ограничение поступления в почву загрязнений до величин, не нарушающих в ней процессов самоочищения, не вызывающих накопления в растениях вредных веществ, не приводящих к загрязнению воздуха, поверхностных и подземных вод.

Для поддержание самоочищающей способности почвы необходимо главным образом вести контроль за санитарно-паразитическими показателями при оценке степени эпидемической опасности почв согласно требованиям СанПиН 2.1.7.1287-2003 «Почва, очистка населенных мест, бытовые и промышленные отходы, санитарная охрана почвы. Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы».

(Материал подготовлен специалистами отдела защиты растений, агрохимии, качества и безопасности растениеводческой продукции ФГБУ «Ростовский референтный центр Россельхознадзора»).

Источник

Самоочищение почвы: понятие, процессы, этапы, стадия очистки

Необходимые условия

Процесс самоочищения почвы зависит от:

Структуры. Поскольку песчаные и суперпесчаные почвы имеют большой размер воздушных пор, они хорошо проницаемы для воздуха и воды, необходимых для очищения. Глинистые и торфяные структуры почв гораздо медленнее производят самоочистку.
Вспахивания. Если земля вспахивается регулярно, то это поможет ускорению процесса и способствует аэрации.
Бактериальной флоры. Если почва сильно загрязнена органическими веществами, то самоочищение будет крайне тяжелым.
Природных условий, в которых находится почва.
Химико-биологического состояния почвы и от степени ее загрязнения.

Процессы самоочищения

Органика, поступающая в почву, сначала переводится в неорганические соединения и минеральные элементы, которые затем используются для питания растений. Остальное постепенно переходит в гумус.

Минерализация

Это процесс перевода органических соединений в минеральные элементы. Первый этап заключается в распаде белков, углеводов и жиров до более простых соединений – соответственно, аммиака, углекислоты и воды, глицерина и жирных кислот.

Нитрификация

Аммиак переводится в нитриты и азотистую кислоту, после этого – в нитраты и азотную кислоту. Этот процесс – нитрификация – делает азот доступным для всех растений и микроорганизмов, которые используют его для питания и строительства клеток.

В почве происходит и обратный процесс – денитрификация, это результат деятельности бактерий, которые восстанавливают аммиак из нитратов. Денитрификация обедняет почву азотом, уменьшая его доступность растениям.

Гумификация

Это заключительная стадия процессов перестройки остатков органики в гумусовые вещества, процесс происходит в верхних слоях почвы. Гумификация – совокупность биохимических реакций, которые происходят с помощью почвенных микроорганизмов, в результате которых получаются специфические гуминовые кислоты, фульвокислоты и их соли, органические кислоты, жирные кислоты, углеводы и соединения углерода. Гуминовые кислоты, как высокополимерные соединения, разлагаются медленнее, чем другие органические соединения, поэтому остаются и накапливаются в почве, становятся основой гумуса. Чем больше его в грунте, тем он считается плодороднее.

Описание 7 типов почв, и какой из них самый плодородный для растенийЧитать

Образующийся под влиянием аэробных и анаэробных бактерий и грибов гумус имеет огромное агротехническое и санитарное значение. Гумус не гниет, не издает неприятный запах, не содержит инфекционных возбудителей.

Способы, от которых почва может очиститься

Для очищения почвы необходимо наличие следующих веществ в ее составе:

Чтобы помочь ускорению процесса, люди пользуются специальными методами, которые обогащают почву данными соединениями и веществами.

Электрохимическая и электрокинетическая очистки применяется для вывода из земли нефти и фенолов, ртути, свинца и т.д.
Метод промывки подразумевает дополнительное поверхностное нанесение тех веществ, которые способствуют самоочищению почвы.
Фитоэкстрация помогает вырастить определенные виды растений на загрязненных участках. Избавляет от соединений тяжелых металлов.
Фиторемедиация – способ для очищения почвы от нефтепродуктов.

Такие методы применяются для ликвидации последствий аварий и катастроф. Также их можно найти в областях промышленности, связанных с переработкой химических продуктов. Делается это с целью снизить риск экологического вреда.

Очищение почвы происходит как в анаэробных, как и в аэробных условиях.

Анаэробные протекают без использования кислорода обычно с целью обезвреживания и сбраживания осадков. Протекает процесс в две фазы: сперва происходит превращение органического вещества в кислоты и спирты, которые затем переходят в метан и двуокись. Образуются и промежуточные продукты в виде ацетона, метана, спирта и глицерина.

Российские химики придумали способ очистить почву от ядов с помощью растений

Химики из РХТУ имени Д. И. Менделеева и НИЦ «Курчатовский институт» разработали перспективный способ очистки почвы от тяжёлых металлов. Они создали специальные добавки, которые помогают растениям изымать эти токсичные элементы из почвы и при этом не погибать от них.

Известно, что некоторые растения накапливают в себе ядовитые тяжёлые металлы, присутствующие в почве. Это плохая новость, если мы собираемся съесть эти растения. И хорошая, если мы готовы использовать зелёных помощников, чтобы очистить почву. Ведь токсичную биомассу, аккумулировавшую в себе извлечённый из земли яд, можно сжечь, а золу утилизировать.

Такой метод очистки почвы называется фиторемедиацией. Он был изобретён ещё в прошлом веке, но до сих пор дорабатывается и улучшается специалистами. Учёные стремятся, во-первых, заставить растения более интенсивно извлекать из грунта ядовитые вещества. Во-вторых, необходимо компенсировать действие токсинов на сами очищающие растения. Ведь понятно, что если они не будут расти и накапливать биомассу, то никакой очистки не получится.

Этому и была посвящена работа российских химиков. Они изучали возможность очистки почвы от кадмия, никеля и меди с помощью клевера. Толчком к исследованию стал запрос от руководства одного из закрытых мусорных полигонов, в грунте которого накопились эти вредные вещества.

Клевер известен своей способностью накапливать тяжёлые металлы. Химики ещё усилили её с помощью специальной добавки – этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА). Обычно она используется, чтобы помочь растениям извлекать из почвы полезные минеральные вещества, но оказалось, что это работает и с токсичными тяжёлыми металлами.

Однако у ЭДТА есть большой минус: она так плохо разлагается в почве, что в конце концов сама становится загрязнителем. Поэтому исследователи опробовали также другое соединение с не менее зубодробительным названием гидроксиэтилидендифосфоновая кислота (ОЭДФ). Это вещество легко разлагается в почве и полезно для растений.

Чтобы растение не слишком страдало от накопленных тяжёлых металлов, биологи использовали поддерживающие добавки: фитогормоны и соли железа.

Растение страдает от накапливаемых токсинов, но это можно компенсировать специальными добавками.

Фото Анна Макарова и др./РХТУ.

Для проверки работоспособности смеси экспериментаторы ввели в универсальный грунт тяжёлые металлы в количествах, наблюдаемых на мусорном полигоне. В этой почве в течение 31 дня выращивали клевер: одни растения с добавкой ЭДТА, другие – ОЭДФ, а третьи (контрольные) без добавок. Фитогормоны вводили с поливом, а солями железа опрыскивали листья.

Оказалось, что ЭДТА лучше стимулирует накопление металлов. Их содержание выросло по сравнению с контрольными образцами почти в шесть раз. Но от такого количества яда биомасса растения значительно снизилась.

С другой стороны, добавка ОЭДФ увеличивала концентрацию тяжёлых металлов в растении только в 2,6 раза. Зато и биомасса уменьшалась не так сильно, а с помощью фитогормонов и солей железа этот эффект был почти нейтрализован.

Впрочем, у ОЭДФ оказалось неожиданное и неприятное свойство. Почти все тяжёлые металлы, поглощённые растением, накапливались не в его побегах, а в корнях. В некоторых экспериментах содержание кадмия в «корешках» было в сто раз выше, чем в «вершках».

Это подрывает идею очистки почвы по схеме «засеяли клевером, скосили его и сожгли», ведь накопившие яд корни останутся в грунте. Зато, возможно, с помощью ОЭДФ можно будет выращивать злаки и другие съедобные растения на неблагополучных почвах: токсичные металлы останутся в корнях, которые никто и не собирался есть.

Описанные выше эксперименты – важный шаг на пути к схемам очистки почвы, эффективным не только в лаборатории, но и в реальных условиях.

Научная статья с результатами исследования опубликована в журнале Sustainability.

К слову, ранее мы рассказывали о том, как российские учёные спасают растения от загрязнённой почвы с помощью селена. Писали мы и о другой отечественной разработке: искусственной почве, которая заставляет сосны расти в два раза быстрее.

Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».

Этапы самоочищения почвы

Самоочищение почвы осуществляется в пять этапов:

Минерализация – распад органических веществ до неорганических. Углеводы расщепляются до воды и углекислого газа, белки проходят процесс аммонификации, сера превращается в сероводород, а жиры расщепляются на жирные кислоты и глицерин, а затем до воды.
Гумификация – это процесс трансформации вещества в гумус под влиянием почвенных микроорганизмов. Гумус медленно разлагается на составные части, которые активно усваиваются растениями. На его образование в среднем уходит один или два года при условии соблюдения необходимых условий. В народе гумус называют перегноем, а также его часто используют приверженцы чистого и экологического выращивания растений, который отказались от химических удобрений.
Нитрификация позволяет аммиаку расщепляться до азотистой кислоты и нитритов. Такая смесь является полезной для роста растений.
Аэробный процесс гниения состоит из аэрации (поглощение кислорода), распада веществ до неорганических. Также при данном процессе выделяется тепло, способствующее размножению почвенных живых организмов: личинок, червей, водорослей, которые помогают самоочищению почвы.
Брожение – анаэробный процесс, при котором идет процесс очищения с помощью поглощения энергии и образования зловонных газов.

Мероприятия по санитарной охране почвы

Особенности источников загрязнения почвы, их качественная и количественная характеристики определяют тактику санитарного врача при проведении мероприятий по санитарной охране почвы.

Санитарная охрана почвы — это комплекс мероприятий (организационных, законодательных, технологических, гигиенических или научных, санитарных, санитарно-технических, планировочных, землеустроительных, агротехнических), направленных на ограничение поступления в почву механических, химических и биологических загрязнителей до величин, которые не нарушают процессов самоочищения почвы, не приводят к накоплению в выращиваемых растениях вредных веществ в количествах, опасных для здоровья людей и животных, не приводят к загрязнению атмосферного воздуха, поверхностных и подземных водоемов, а также не ограничивают использование почвы в сельском хозяйстве.

Цель санитарной охраны почвы состоит в сохранении такого ее качества, при котором почва не являлась бы фактором передачи заразных для человека и животных заболеваний и не приводила бы к прямому или опосредованному при поступлении ЭХВ по экологическим цепочкам (почва — растение — человек; почва — растение — животное — человек; почва — атмосферный воздух — человек; почва — вода — человек и др.), острому или хроническому отравлению с возможными отдаленными последствиями.

Мероприятия по санитарной охране почвы можно подразделить на:

1) законодательные, организационные и административные;

2) технологические, направленные на создание безотходных и малоотходных технологических схем производства, уменьшающих или снижающих до минимума образование отходов, а также улучшающих технологию обезвреживания отходов;

3) санитарно-технические, предусматривающие сбор, удаление, обеззараживание и утилизацию отходов, загрязняющих почву (санитарная очистка населенных мест);

4) планировочные, сущность которых заключается в выборе земельных участков для строительства очистных сооружений, научного обоснования и соблюдения величины санитарно-защитных зон (СЗЗ) между очистными сооружениями и селитебной территорией населенного пункта, жилыми и общественными зданиями и местами водозабора, выборе схем движения спецавтотранспорта;

5) научные, направленные на разработку гигиенических нормативов для оценки санитарного состояния почвы при поступлении органических, биологических (патогенные и условно-патогенные вирусы, бактерии, простейшие, яйца гельминтов) и химических (пестициды, тяжелые металлы, бенз(а)пирен и др.) загрязнителей.

Источник