Выводы по теме свойства почв

Исследовательские работы и проекты

Проект на тему «Почва»

В индивидуальной исследовательской работе по географии на тему «Почва» дано определение почве и ее составу, раскрыта тема плодородия почвы, перечислен химический состав почвы, проведено исследование кислотности почвы, качественное определение ионов в почве и расчёт количества свинца, поступающего в почву от автотранспорта.

Подробнее о работе:

Учебный проект по географии в 10 классе на тему «Почва» содержит анализ химического состава образца почвы, взятого с пахотных земель села Кузьмино–Гать Тамбовского района Тамбовской области, в результате которого определен уровень кислотности, загрязнения нефтепродуктами, радиоактивными элементами, бытовыми и промышленными отходами.

Введение
1. Почва и её состав.
2. Плодородие почвы.
3. Химический состав почвы.
4. Кислотность почвы.
5. Основные виды загрязнения почвы.
6. Загрязнение тяжёлыми металлами.
7. Загрязнение бытовыми и промышленными отходами .
8. Загрязнение нефтепродуктами.
9. Пестициды как загрязняющий фактор.
10. Загрязнение радиоактивными элементами.
11. Загрязнители почвы и их опасность для организма человека.
12. Исследование кислотности почвы.
13. Качественное определение ионов в почве.
14. Расчёт количества свинца, поступающего в почву от автотранспорта.
Выводы
Заключение
Список литературы
Приложения

Введение

Актуальность работы состоит в том, что в последние годы наблюдаются процессы деградации почв, снижение её плодородия, усиление процессов загрязнения. Наша Тамбовская область расположена в центре Русской равнины и занимает среднюю часть Окско-Донской низменности. Почвенный покров области сложен, но наиболее распространённым является чернозём – самый плодородный вид почвы.

Чернозём занимает 82,2% в пахотных землях области. Тамбовская область является в первую очередь аграрным регионом, экономика которого связана с выращиванием различных зерновых культур, картофеля, подсолнечника, сахарной свёклы, капусты, огурцов и ряда других овощей. Поэтому проблема рационального использования и охраны плодородных земель является одной из важнейших проблем Тамбовской области.

Цель исследовательской работы: изучить основные факторы, приводящие к деградации плодородия почвы и её загрязнению.

Объект исследования: почва, её состав, структура, свойства и проблемы загрязнения почвы.

Задачи исследования:

изучить теоретические основы данной темы;
изучить основные виды загрязнения почвы;
выявить причинно-следственную связь между загрязнителями почвы и их опасностью для организма человека;
провести анализ химического состава образца почвы, взятого с пахотных земель села Кузьмино – Гать Тамбовского района Тамбовской области;
сформулировать общие выводы и рекомендации.

Почва и её состав

Основоположником науки о почве стал выдающийся русский ученый Василий Васильевич Докучаев (1846–1903). Именно Докучаев В.В. впервые сформулировал научное определение о почве, назвав её «самостоятельным естественноисторическим телом, которое является продуктом совокупной деятельности материнской горной породы, климата, растительных и животных организмов, возраста почвы и отчасти рельефа местности» [2]

Все факторы почвообразования, о которых говорил Докучаев, были известны и до него, их последовательно выдвигали разные ученые, но всегда в качестве единственного определяющего условия. Он первый сделал вывод о том, что возникновение почвы происходит в результате совместного действия всех факторов почвообразования. Докучаев рассматривал почву как «самостоятельное особое природное тело, равнозначное понятиям растение, животное, минерал и т.д., которое возникает, развивается, непрерывно изменяется во времени и пространстве», и этим он заложил прочный фундамент новой науки.

Почва состоит из твердой, жидкой и газообразной частей. Твердая часть — это минеральные и органические частицы. Они составляют от 80-98 % почвенной массы и состоят из песка, глины, илистых частиц, оставшихся от материнской породы в результате почвообразовательного процесса. Соотношение этих частиц характеризует механический состав почвы.

Жидкая часть почвы, или почвенный раствор, вода с растворенными в ней органическими и минеральными соединениями. Воды в почве содержится до 40-60 %. Жидкая часть участвует в снабжении растений водой и растворенными элементами питания.

Газообразная часть, или почвенный воздух, заполняет поры, не занятые водой. Она содержит больше углекислого газа и меньше кислорода, чем атмосферный воздух, а также метан, летучие органические соединения и др.

Плодородие почвы

Важнейшим свойством почвы является плодородие. Плодородие – это совокупность свойств почвы, обеспечивающие высокую урожайность сельскохозяйственных растений, а также биологическую продуктивность естественных фитоценозов. [3]

Плодородие почвы зависит от многих факторов: оптимального содержания в ней питательных элементов (азота, фосфора, калия, железа, марганца, бора и других микро и макроэлементов), степени увлажненности и кислотности, методов агротехники, процессов эрозии. Но в первую очередь плодородие почвы определяют по содержанию в ней гумуса – смеси органических веществ, которые образуются в результате биохимического разложения растительных и животных остатков. От его качества и количества зависит плодородие почв.

Чернозёмные почвы характеризуются богатым содержанием гумуса (особенно – в верхних слоях), питательных веществ, зернистой либо комковой структурой, высоким (до 70%) содержанием кальция, огромным количеством полезных для растений микроорганизмов и прекрасными водно-воздушными качествами.

В чернозёме имеются полезные гуминовые кислоты (смесь органических соединений), которые являются самой ценной фракцией гумуса, легко усваивающийся корнями растений. Распределение почв по содержанию в ней гумуса тесно связано с природными зонами, климатом и характером растительного покрова.Почвы Тамбовской области представляют собой чернозём – самый плодородный вид почвы.

Химический состав почвы

Азот входит в состав белков, нуклеиновых кислот, хлорофилла и многих органических веществ растительных клеток. При недостатке его доступных соединений в почве растения плохо растут и развиваются, листья приобретают светло-зеленую окраску. Главным источником азота для питания растений служат соли азотной кислоты и соли аммония. В корни растений этот элемент поступает в форме аниона и катиона.

В качестве азотных удобрений используют аммиачную селитру, сульфат аммония, хлористый аммоний, натриевую селитру, кальциевую селитру, мочевину и др. Такие органические удобрения, как навоз, торф, компосты, создают хорошие условия для азотного питания растений.

Фосфор в растениях содержится в минеральных и органических веществах. Наиболее важную роль играет фосфор, входящий в состав нуклеиновых кислот (рибонуклеиновой — РНК и дезоксирибонуклеиновой — ДНК). Из почвы фосфор поступает в корни растений в виде фосфат-иона. При недостатке в почве подвижных соединений фосфора листья растений приобретают красновато-фиолетовый оттенок. Наиболее распространенные фосфорные удобрения — суперфосфат, преципитат, фосфоритная мука и др.

Калий усиливает синтез органических веществ в растениях, участвует в реакциях перехода простейших моносахаридов в более сложные углеводы. Недостаток калия наблюдается в легких почвах и проявляется в омертвлении крайних частей листьев, которые вначале буреют, а затем скручиваются. Калий поступает в растения в форме катиона. Широко применяют такие калийные удобрения, как хлористый калий, сульфат калия, калийные соли и др. Наиболее нуждаются в калийных удобрениях северные, особенно легкие, почвы.

Кальций особенно необходим для роста корней и образования хлоропластов. При недостатке его в почве на листьях появляются коричневые пятна, затем листья желтеют и отмирают. Кальций уменьшает кислотность почв, поэтому его применяют для известкования.

Магний активизирует ферментативную активность в растении и влияет на окислительно-восстановительные процессы. Он входит в состав хлорофилла, при его недостатке между жилками листьев появляются желто-белесые пятна.

Железо входит в состав ферментов и играет большую роль в окислительно-восстановительных процессах. Этот элемент потребляется в малом количестве, и растения, как правило, не испытывают в нем недостатка.

Сера содержится в некоторых белках и растительных маслах. Ее недостаток вызывает пожелтение сначала верхних, а затем нижних листьев. Этот элемент поступает через корни растений в виде сульфатов.

Марганец входит в состав многих ферментов, участвует в окислительно-восстановительных процессах. При его недостатке часто развивается хлороз яблони, вишни, черешни, малины, полевых культур — свеклы, картофеля, овса.

Медь влияет на развитие листьев, задерживает их старение. От ее недостатка появляются признаки хлороза, кончики листьев белеют, растения не образуют семян.

Цинк необходим для образования завязи, для роста и развития растений. Большинство почв обеспечено цинком, однако от его недостатка иногда страдают плодовые деревья и цитрусовые, а из полевых культур — кукуруза, соя, фасоль.

Молибден участвует в синтезе белков. Молибденовые удобрения увеличивают урожай люцерны, клевера, сахарной свеклы, томатов и других культур. Их вносят в почву вместе с семенами или раствором молибденовых соединений опрыскивают растения.

Кобальт усиливает деятельность клубеньков на корнях бобовых культур. Кобальтсодержащие удобрения добавляют к другим удобрениям или обрабатывают ими семена.

При недостатке в почве любого из элементов урожай культур резко снижается.

Кислотность почвы

Кислотность почвы характеризуется значением рН (водородный показатель).

Нейтральная реакция почвы соответствует рН=7. Если значение рН выше 7, то реакция почвы щелочная, ниже — кислая. Чаще встречаются кислые почвы. При этом кислые почвы классифицируются следующим образом: очень кислые почвы — рН 3,8 — 4,0, сильнокислые почвы — рН 4,1 — 4,5, среднекислые почвы — рН 4,6 — 5,0, слабокислые почвы — рН 5,1 — 5,5, близкие к нейтральной почвы — рН 5,6 — 6,9. Уменьшение значения pH на каждую единицу означает увеличение кислотности почвы в 10 раз!

Большинство культурных растений хорошо растут и развиваются в условиях слабокислой или нейтральной реакции почвы. Оптимальная кислотность почвы от слабокислой рН = 5,5 до нейтральной рН = 7. На кислых почвах растения плохо усваивают питательные вещества, недостаточно развивается корневая система растения, накапливаются вредные для растений вещества, не формируются полезные почвенные микроорганизмы, способствующие повышению и поддержанию плодородия почвы, элементы питания на таких почвах переходят в недоступные для растений формы.

Если осваивается новый участок, то кислотность почвы можно определить по внешним признакам. Если в канавах и ямках вода стоит ржаво-окрашенная, с радужной пленкой на поверхности и темно-желтым рыхлым осадком, знайте — на участке сильнокислая почва. Оттенок у нее, как правило, белесый.

Для нейтрализации кислых почв применяют: гашеную известь, доломитовую муку, известковую муку, молотый мел.

Основные виды загрязнения почвы

Широко известны случаи, когда высокие концентрации опасных химических веществ в почве стали причиной отравления людей и животных. Так, например, растения, произрастающие, на почвах с высоким содержанием селена, могут накапливать его в количествах до 5000 мг/кг. Высокая концентрация селена в растительных продуктах является причиной болезни, называемой селеновым токсикозом, и отравлений людей, и массовой гибели сельскохозяйственных животных.

Состояние почвы оценивается по следующим показателям:

загрязнение тяжелыми металлами;
загрязнение бытовыми и промышленными отходами;
загрязнение нефтепродуктами;
загрязнение пестицидами;
радиационное загрязнение.

Загрязнение почвы тяжелыми металлами

К тяжелым металлам относится более 40 химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева: хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк, молибден, кадмий, олово, сурьма, ртуть, таллий, свинец и другие. Токсичность металлов возрастает по мере увеличения их атомной массы. Их токсичность проявляется по-разному.

Например, медь и ртуть при токсичных уровнях концентраций замедляют деятельность биологических ферментов. А кадмий и железо взаимодействуют с клеточными мембранами, изменяя при этом их проницаемость. Соединения тяжёлых металлов вызывают острые отравления, хронические болезни, а также оказывают канцерогенное и мутагенное действие.

Тяжелые металлы, поступающие на поверхность почвы, накапливаются в почвенной толще, особенно в верхних гумусовых горизонтах. Растения, поглощая из почвы тяжелые металлы, аккумулируют их в тканях или на поверхности листьев, становясь, таким образом, промежуточным звеном в цепи «почва — животное — человек». Важно отметить, что тяжёлые металлы обладают способностью накапливаться в организме.

Главным источником тяжелых металлов является химическое производство и автотранспорт. Значительное загрязнение почвы свинцом, цинком и кадмием в первую очередь наблюдается вблизи автомобильных дорог. Это объясняется тем, что наиболее распространённое автомобильное топливо — бензин — содержит в себе ряд соединений металлов, в том числе очень ядовитое — тетраэтилсвинец, содержащее свинец, который таким образом попадая вместе с выхлопными газами в атмосферу, оседает на почву.

Почва становится мертвой при содержании в ней 2-3 г свинца на 1 кг грунта. Вокруг некоторых наиболее оживлённых дорог содержание свинца в почве достигает 10-15 г/кг, а ширина придорожной территории, где возможна высокая концентрация свинца в почве достигает 100 м и более.

Загрязнение бытовыми и промышленными отходами

Значительно обострилась проблема ликвидации твердых промышленных и бытовых отходов, которые существенно влияют на изменение химического состава почвы, вызывая ухудшение её качества. Из общего количества образующихся отходов бытовые отходы составляют 28%, а промышленные 72%. Особое место среди бытовых отходов занимают пластмассы и синтетические материалы, так как они не подвергаются процессам биологического разрушения и могут длительное время находиться в объектах окружающей среды.

Промышленные отходы — это остатки технологического сырья, материалов, полуфабрикатов, образующиеся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства.

В тех случаях, когда промышленные и бытовые отходы вывозятся на свалки, создается реальная угроза значительного загрязнения атмосферы, поверхностных и грунтовых вод и земельных угодий, которые безвозвратно выводятся из севооборота.

Загрязнение нефтепродуктами

Попадая в почву, нефть увеличивает общее количество углерода. В составе гумуса возрастает нерастворимый остаток, что является одной из причин ухудшения плодородия. Это, в свою очередь, наносит ощутимый экономический ущерб земледелию. Естественное восстановление плодородия почв при загрязнении нефтью происходит очень медленно, в течении нескольких десятков лет.

Пестициды как загрязняющий фактор

Пестициды составляют группу искусственно созданных веществ, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды делятся на следующие группы: инсектициды — для борьбы с вредными насекомыми, фунгициды и бактерициды — для борьбы с бактериальными болезнями растений, гербициды — против сорных растений.Они широко применяются в сельском хозяйстве, так как позволяют сохранять более 30% урожая.

Наибольшее применение находят пестициды — органические вещества: хлорированные углеводороды (гексахлоран и др.), диены (альдрин, севин и др.), сложные эфиры фосфорных кислот (ФОС), карбаматы (карбин, тиллам и др.), замещенные мочевины (фенурон, монурон и др.).

При обработке посевов пестицидами основная часть их накапливается на поверхности почв и растений. Они имеют период полураспада до нескольких десятков лет. Накапливаясь в почве, пестициды могут передаваться по цепям питания и вызывать заболевания животных и людей.В настоящее время более 5 млн.т. пестицидов поступает на мировой рынок.

Загрязнение радиоактивными элементами

Радиоактивные элементы — неустойчивые химические элементы, способные к радиоактивному распаду, который сопровождается испусканием энергии. На агроэкосистемы воздействуют радионуклиды природного радиационного фона (естественные) и техногенные (связанные с деятельностью человека).

Источником поступления в почву радиоактивных веществ могут быть радиоактивные атмосферные осадки, отходы ядерных энергетических реакторов, лабораторий, научно-исследовательских учреждений, использующие радиоизотопы. Наибольшую опасность из радиоизотопов представляют стронций-90 и цезий-137. Они обладают высокой биологической активностью и подвижностью, которая обусловлена тем, что стронций и цезий — близкие химические аналоги кальция и калия и очень сходны по поведению в биологических системах.

Радионуклиды, поступившие на почвенно-растительный покров из воздуха, первоначально концентрируются в верхнем слое почвы, а затем начинают мигрировать по ее профилю. Они становятся неотъемлемым звеном пищевых цепей, при этом поражая живые организмы. Поражения организмов может быть, как индивидуальными — развитие злокачественных новообразований, так и генетическими, представляющими большую опасность для будущих поколений.

Загрязнители почвы и их опасность для организма человека

Здоровье человека в значительной степени определятся той средой, в которой он вынужден жить, и, как оказалось, почве в этом вопросе принадлежит немаловажная роль. Хорошее и крепкое здоровье человека во многом зависит от структуры и состава почвы! Это обусловлено тем, что именно от почвы зависит качество пищи, которую человек потребляет.

Давно доказано, что ряд заболеваний связаны с определенными почвенными условиями: избытком или недостатком химических элементов, нарушением их соотношения. Наиболее широко известными примерами из этой области являются заболевания щитовидной железы — зоб и базедова болезнь (при недостатке йода), поражения зубной эмали — кариес и флюороз (при недостатке фтора), но их список очень велик и продолжает расширяться.

Так, имеются сведения о связи с особенностями почвенного покрова и онкологических заболеваний. Изучение онкологами географического распространения рака желудка показало, что в Тунисе, Египте, Афганистане заболеваемость раком желудка значительно ниже, чем в Англии, Франции, США.

Клинические исследования позволили предположить повышенный риск этого заболевания с недостаточным содержанием магния в пище (следовательно, в воде и почвах), а также нарушением соотношения в почвенном растворе между ионами Са, Mg, Mn. Эта закономерность была подтверждена на примере Ростовской области в совместной работе почвоведов и онкологов.

По отношению к окружающей среде и человеку почва выполняет еще одну важную роль – протекторную. Обладая способностью поглощать и удерживать в себе различные загрязняющие вещества, в том числе и радионуклиды, связывая их химическим и физическим путем, почва тем самым служит своеобразным фильтром, предотвращающим поступление этих соединений в природные воды, растения, и далее по пищевым цепям – в животные организмы и человека. Однако возможности почвы в этом отношении не безграничны, а уровень техногенного прессинга все возрастает, поэтому все чаще наблюдаются случаи опасного загрязнения почв и последующего отравления людей.

Источник

Выводы по теме свойства почв