Состав почвы процессы самоочищения почвы

Химический состав и процессы самоочищения почвы

По химическому составу минеральной компоненты почва состоит из песка и алеврита (формы кварца (кремнезёма) SiO₂ с добавками силикатов (Al₄(SiO₄)₃, Fe₄(SiO₄)₃, Fe₂SiO₄) и глинистых минералов (кристаллические соединения силикатов и гидроксида алюминия)).

Минералогический состав твёрдой части почвы во многом определяет её плодородие. В состав минеральных веществ входят: Si, Al, Fe, К, N, Mg, Ca, Р, S; значительно меньше содержится микроэлементов: Cu, Mo, I, В, F, Pb и др. Подавляющее большинство элементов находится в окисленной форме.

Органических частиц содержится немного, и только торфяные почвы почти полностью состоят из них. Органические вещества в почве образуются из остатков растений и животных. Важную роль в процессе разложения играют сапрофиты.

В процессе самоочищения почвы важнейшее значение имеет явление гумификации. В результате сложного взаимодействия химических реакций, мезофильных и термофильных микроорганизмов образуется сложное аморфное органическое вещество масса – гумус – тёмно-коричневого или чёрного цвета. В его состав входят гумины, углеводы, жиры, органические кислоты фенольные соединения, карбоновые кислоты, эфиры жирных кислот. В почве частицы гумуса прилипают к глине, образуя единый комплекс. Отличительное свойство гумуса заключается в том, что он не способен загнивать и, следовательно, гумус не может стать средой для размножения микроорганизмов, особенно патогенных. Гумус улучшает свойства почвы, повышая ее способность удерживать влагу и растворённые минеральные вещества.

В болотистых почвах образование гумуса идёт очень медленно. Органические остатки спрессовываются здесь в торф.

В середине XIX века гигиенист М. Рубнер писал: «Единственным местом, удовлетворяющим требованиям и предназначенным самой природой для восприятия органических отбросов является почва… и в почве даны все условия к тому, чтобы благодаря совершающимся в ней процессам различные органические вещества превратились в те же формы неорганических соединений, в виде которых они являются необходимым питательным материалом для растений».

Процессы, описанные Рубнером, являются процессами самоочищения почвы, происходящими под действием физических, химических и биологических факторов.

Под действием физических факторов (солнце, высушивание) значительная часть патогенной флоры гибнет, под действием химических (кислород воздуха и почвы) происходит окисление органических веществ (жиры и углеводы) до углекислого газа и воды, а азотсодержащие соединения разлагаются на аминокислоты и в результате окисления нитрифицируются. При этом существенную роль играют бактерии родов Nitrosomonas и Nitrobacter, которые и образуют минеральные вещества, усваиваемые растениями. Некоторые химические элементы (азот, фосфор, сера) в процессе разложения переходят из органических соединений в неорганические. Происходит так называемый процесс минерализации вещества.

Химическое загрязнение почвы – изменение химического состава почвы, возникшее под прямым или косвенным воздействием факторов землепользования (промышленного, сельскохозяйственного, коммунального), вызывающее снижение ее качества и возможную опасность для здоровья населения.

Предельно допустимая концентрацияэкзогенного химического вещества в почве – максимальное количество вещества (в мг/кг абсолютно сухой почвы), которое не вызывает прямого или опосредованного отрицательного влияния на здоровье настоящего и последующих поколений человека и экосистему. ПДК представляет собой комплексный показатель безвредного для человека содержания химических веществ в почве.

В настоящее время утверждено несколько десятков ПДК в почве различных химических веществ и проводятся многочисленные исследования по нормированию экзогенных химических веществ в почве.

Источник

64. Процессы самоочищения почвы и их гигиеническое значение.

Гигиеническое значение почвы состоит в том, что она не только накапливает вредоносные отходы, но и обезвреживает их. Процессы самоочищения почвы направлены на восстановление ее естественного состояния. В ходе этих процессов попадающие в почву органические вещества (белки, жиры, углеводы и продукты их обмена) под действием микроорганизмов подвергаются распаду вплоть до минеральных (неорганических) веществ. Вместе с этим в почве образуются сложные органические вещества, получившие название гумус. Все эти процессы протекают как с участием кислорода, так и без него. Минерализации конечных продуктов распада органических веществ способствуют нитрифицирующие бактерии с образованием нитратов. Самоочищение почвы приводит к ее освобождению от биологических загрязнений и отмиранию яиц гельминтов и микроорганизмов и положительно сказывается на гигиене почвы.

При выборе места под строительство, равно как и на протяжении срока эксплуатации предприятия, нужно учитывать ограниченную способность почвы к самоочищению. Очистка почвы (гигиена почвы) от загрязнений, ее охрана и санитарное благоустройство, борьба с грызунами и насекомыми имеют важное гигиеническое значение. Чтобы оценить гигиенические свойства почвы проводят химические, бактериологические, гельминтологические и физические исследования. Количество бактерий в 1 г чистой почвы не превышает 2,5-3 млн

Для почвы существует своя система защиты, которая относится к процессам самоочищения почвы. Самоочищение почвы — это способность почвы минерализовать органические вещества, превращая их в безвредные в санитарном отношении органические и минеральные формы, которые способны усваиваться растительностью. Процесс проходит в 2 стадии:

первая стадия распада ( разложения). Органические вещества распадаются на простые, по большей части минеральные вещества. Вторая стадия — синтез новых органических веществ (гумус).

Минерализация органических веществ очень сходна с аналогичным процессом, происходящим в воде. Из продуктов распада белков образуется аммиак, аммонийные соли — из них нитриты и из нитритов нитраты, которые считаются конечными продуктами самоочищения, они способны усваиваться почвой. Параллельно идет процесс синтеза гуминовых кислот, также безвредных в санитарном отношении.

65. Почва как резервуар и передатчик инфекционных заболеваний.

Почва — чрезвычайно благоприятная среда обитания для бактерий, актиномицет, микоплазм, грибов, грибков паразитических, водорослей, лишайников, простейших. В ней находится от 500 до 500 000 простейших микроорганизмов на 1 г почвы.

Степень безопасности почвы, ее возможное неблагоприятное влияние на организм человека, его здоровье зависят от содержания и качества загрязнения ее.

Комплексные показатели санитарного состояния почвы(таблица)

Через почву передаются многочисленные инфекционные заболевания. В этом и состоит ее эпидемиологическое значение. Патогенные микробы, попадая в почву с выделениями человека и животных, загрязняют ее. Наибольшего внимания заслуживает роль почвы в передаче патогенных анаэробов. Возбудители столбняка, газовой гангрены и ботулизма, будучи кишечными сапрофитами теплокровных животных и человека, попадают с фекалиями в почву и образуют там споры, сохраняющие свою жизнеспособность годами.

На глубине нескольких сантиметров они уже защищены от губительного воздействия солнечных лучей и размножаются, находя здесь питательные вещества, влагу, кислород воздуха, проникающего в почвенные поры. Многочисленные возбудители болезней могут выживать в почве довольно долго.

Если возбудители столбняка или газовой гангрены проникают вместе с частицами почвы в организм через поврежденные при травмах кожные покровы, возникает заражение. Заболевание человека ботулизмом наступает при употреблении в пищу продуктов или плохо приготовленных консервов, загрязненных почвой, содержащей споры возбудителей ботулизма.

Почва — благоприятная среда и для длительного выживания сибиреязвенных микробов. Возбудители сибирской язвы не только длительно сохраняются в ней в виде спор, но и при благоприятных условиях размножаются. В населенных местах, не имеющих канализации и не подвергающихся систематической очистке, происходит постоянное фекальное загрязнение почвы, причем не только ее поверхностных, но и глубинных слоев.

Возбудители брюшного тифа, дизентерии, инфекционного гепатита и других кишечных инфекций проникают в организм человека из почвы при употреблении в пищу сырых овощей, загрязненных почвой, особенно если для ее удобрения использовались фекалии.

Возможен и другой вид передачи этих возбудителей из почвы — посредством воды. Этот путь имеет несравненно большее значение. Дождевые и талые воды смывают фекальные загрязнения с поверхности земли и выносят их в открытые водоемы. Грунтовые воды, растворяя в почве органические вещества вместе с содержащимися в них микроорганизмами, также способствуют проникновению возбудителей инфекционных болезней в источники водоснабжения. Так загрязненная почва становится причиной водных эпидемий, нередко поражающих большие массы людей.

Почва, загрязненная органическими веществами, представляет собой благоприятную среду для сохранения и развития микробов, яиц гельминтов и личинок насекомых, среди которых могут быть возбудители и передатчики инфекций, гельминтозов и др. Наибольшее количество микробов находится в поверхностном слое почвы (1—2 см), далее число их постепенно уменьшается, и на глубине 4—бмих обычно нет. В населенных пунктах, не имеющих благоустроенных мостовых и канализации, загрязненность почвы бактериями и яйцами гельминтов во дворах и на улицах может быть весьма значительной, особенно в затененных местах Выживаемость в почве возбудителей дизентерии, брюшного тифа, паратифа, холеры и гноеродных инфекций обычно исчисляется несколькими неделями, но иногда и месяцами Это зависит от физических свойств почвы, наличия питательного материала и общего микробного «пейзажа» (видовой конкуренции)

Источник

Самоочищение почвы: понятие, процессы, этапы, стадия очистки

Каким образом загрязняется почва и какие виды загрязнений существует. Что такое самоочищение почвы. Процессы и виды, первый этап и заключительная стадия механизма очищения. Опасность загрязнения почвы, значение ее самовосстановления.

В каких случаях происходит самоочищение почвы

Загрязнение почвы может происходить в трех вариантах:

Биологическом. Самый простой для человека способ загрязнить почву – это загрязнение бытовыми отходами.
Физическом. К нему приводят температурно-энергетические и радиационные отходы.
Химическом. Это самый опасный для всего живого вариант загрязнения, ведь он медленнее всего перерабатывается почвой и портит ее биоценоз.

Понятие и характеристика

Для почвенного покрова характерно постоянное загрязнение, особенно верхнего слоя грунта. Существует много факторов, способствующих этому. В грунте в большом количестве скапливаются различные остатки как химического, так и органического происхождения. В настоящее время существуют определенные типы загрязнения.

Химическое. Происходит в процессе попадания в почву и на ее поверхность различных радиоактивных веществ, техногенных отходов.
Биологическое. Может быть случайным вследствие какой-либо катастрофы или деятельности человека.
Физическое. Происходит из-за активного увеличения количества теплотрасс, газопроводов.

Самоочищение почвы – природный процесс. Он заключается в разложении вредных органических веществ и преобразовании их в полезные неорганические составляющие. Таким образом в почве образуются следующие вещества: белки, жиры, углеводы, газы и минеральные соли. Процесс самоочищения грунта достаточно длительный, он не происходит за несколько дней. Чаще всего это десятилетия или даже века. На длительность восстановления влияют химический состав почвы, ее физические свойства, флора и фауна, которые являются ее постоянными спутниками.

Очень важно, чтобы минерализация и гумификация в грунте не останавливались. Большей способностью к восстановлению обладает грунт, который находится на значительном отдалении от больших предприятий.

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.

Медицинские тесты

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.

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.

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.

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, направленные на охрану почвы

С основными процессами загрязнения почва в состоянии справиться сама, однако человечество активно загрязняет ее, и однажды может наступить момент, когда большая часть планеты не будет в состоянии выращивать здоровую и полезную для живых существ пищу.

Чтобы этого не произошло, необходимо следовать следующим правилам:

создавать заводы для сжигания мусора;
проводить гидролиз;
прибегать к компостированию;
разделять отходы по категориям для утилизации;
очистка хозяйственно-бытовых сточных вод.

На предприятиях, которые активно работают с опасными для окружающей среды веществами, необходимо в обязательном порядке проводить экспертизы для возможного обнаружения проблем.

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