Химия окружающей среды

   Однако  твёрдой и жидкой фазами почв может осуществляться иммобилизация цинка в процессах изоморфного замещения ионов в первичных и вторичных минералах, образования труднорастворимых соединений элемента, специфической адсорбции его органическими и неорганическими компонентами почвы с образованием прочных связей координационного типа, окклюзии оксидами и гидроксидами железа, алюминия, марганца и кремния, поглощения и включения в состав тканей живой фазы почвы.

   Поведение соединений цинка  в почве.

   В химическом отношении медь – малоактивный металл. Основополагающим фактором, влияющим на величину содержания Cu, является концентрация ее в почвообразующих породах. Из изверженных пород наибольшее количество элемента накапливают основные породы - базальты (100-140 мг/кг) и андезиты (20-30 мг/кг). Покровные и лессовидные суглинки (20-40 мг/кг) менее богаты медью. Наименьшее же ее содержание отмечается в песчаниках, известняках и гранитах (5-15 мг/кг).

   В почвах медь является слабомиграционным  элементом, хотя содержание подвижной  формы бывает достаточно высоким. Количество подвижной меди зависит от многих факторов: химического и минералогического состава материнской породы, рН почвенного раствора, содержания органического вещества и др. Наибольшее количество меди в почве связано с оксидами железа, марганца, гидроксидами железа и алюминия и, особенно, с монтмориллонитом  вермикулитом. Гуминовые и фульвокислоты способны образовывать устойчивые комплексы с медью. При рН 7-8 растворимость меди наименьшая.

   Анаэробные  процессы в почве

   Анаэробные  процессы имеют место при отсутствии или недостаточном притоке кислорода воздуха. В этих условиях под влиянием неспороносных гнилостных микробов, микроорганизмов брожении и других организмов, находящихся в почве, происходят восстановительные процессы, выражающиеся в отщеплении кислородной частицы от органического вещества. Процессы нитрификации и другие окислительные процессы здесь не имеют места.

   В анаэробных условиях биохимические  процессы происходят весьма медленно, с образованием промежуточных продуктов  распада органических соединений. В результате этих биохимических процессов углеводы распадаются на воду и углекислоту; жиры расщепляются на глицерин и жирные кислоты, которые затем распадаются на воду и углекислоту; сложные белки превращаются в аминокислоты и аммиак (аммонификация); сера белков превращается в сероводород, растительная клетчатка — в гумус.

   В анаэробных условиях процесс гниения  и брожения органических веществ  сопровождается выделением зловонных  газов — аммиака, сероводорода, метана, меркаптанов и др., которые загрязняют воздух.

   Образующийся  в процессе разложения органического  вещества перегной (гумус) имеет большое  санитарное и агрономическое значение. Он представляет собой органическое вещество темного цвета, которое  неспособно ни загнивать, ни издавать зловоние, ни привлекать мух и не содержит возбудителей инфекций, кроме спороносных.

   Образование перегноя обусловливается жизнедеятельностью трех основных групп микроорганизмов: 1) грибов, 2) аэробных бактерий и 3) анаэробных бактерий. В почве на глубине примерно более 10 см атмосферного кислорода очень мало, потому что он перехватывается аэробными микробами, находящимися в самом верхнем слое почвы, где происходят процессы полной минерализации. Ниже 10 см устанавливается все более нарастающее анаэробное разложение органического вещества с образованием перегноя (гумуса), который необходим для создания структурной почвы.

   Для интенсивного протекания процессов  минерализации и нитрификации необходимо, чтобы количество органических отбросов, вносимых в почву, не превышало ее способности к самоочищению. При несоблюдении этого правила всегда развиваются анаэробные процессы с образованием промежуточных продуктов распада, некоторые из которых могут выделяться в атмосферу в виде зловонных и при определенной концентрации вредных ядовитых газов. 

Пестициды в почве. Классификация, действие и последствия  их применения. Радиоактивные элементы в почве, пути их попадания и последствия.

   Пестициды (ядохимикаты) - химические препараты  для защиты сельскохозяйственной продукции, растений, для уничтожения паразитов у животных, для борьбы с переносчиками опасных заболеваний и т.п.

   Пестициды в зависимости от объекта подразделяются на:

   – гербициды - для уничтожения сорной растительности;

   – инсектициды - против вредных насекомых;

   – зооциды - для борьба с грызунами;

   – фунгициды - с возбудителями грибковых заболеваний;

   – дефолианты - для удаления листьев;

   – дефлоранты - для удаления цветков.

   По  химическому составу выделяются 3 основные группы пестицидов:

   – Неорганические соединения (соединения ртути, фтора, бария, серы, меди, а также хлораты и бораты).

   – Пестициды растительного, бактериального и грибного происхождения (пиретрины, бактериальные и грибные препараты, антибиотики и фитонциды).

   – Органические соединения, к которым относятся пестициды высокой физиологической активности:

• хлорорганические соединения (гексахлорциклогексан, гептахлор и др.);
• фосфорорганические соединения (хлорофос, метилнитрофос, карбофос и др.);
• производные карбаминовой, тио- и дитиокарбаминовой кислот (пиримор, карбин, тиллом);
• нитропроизводные фенолов (нитрафен, каратан);
• фталимиды (каптан, фталан);
• минеральные масла;
• органические соединения ртути (гранозан, меркуран и др.);
• хиноны (дихлон); производные мочевины и др.

   Уже неудачный подбор минеральных удобрений может вызвать избыточное подкисление или подщелачивание почвы. Весьма отрицательно на почвах сказывается неумеренное применение пестицидов (гербидов, инсектицидов, дефолиантов).

   Пестициды способны проникать в растения из загрязненной почвы через корневую систему, накапливаться в биомассе и впоследствии заражать пищевую цепь. При распылении пестицидов наблюдается значительная интоксикация птиц (орнитофауны). Особенно страдают популяции певчих и перелетных дроздов, жаворонков и других воробьиных.

   Легко растворяясь в дождевой воде, пестициды  проникают в почву, вызывая деградацию сообществ обитающих в ней  различных микроскопических существ. Под их воздействием погибают амебы, бактерии, инфузории, черви, мелкие клещи, личинки насекомых и другие почвенные животные, роль которых заключается в ускорении гниения растительных и животных остатков, их переработки и утилизации, благодаря чему восстанавливается естественное плодородие почвы.

   К радиоактивным элементам, которые могут загрязнять почву и является наиболее опасными принадлежат: Ва, U и особенно элементы с длительным периодом распада, как, например, Cs (50 лет) и Sr (27 лет).

   Потенциальными  источниками радиоактивного загрязнения  могут быть аварии или несчастные случаи на атомных установках. Однако ионизирующее излучение в природе существует, и существовало раньше. Это связано с космической радиацией, которая заполняет все междузвездные и даже межгалактические пространства. Кроме ионизирующего излучения космических элементов, человек поддается влиянию теллуровых компонентов, вызванных наличием в земной коре многих радиоактивных элементов, которые постоянно излучают радиацию.

   В почве, особенно в ее верхнем горизонте, концентрируются радиоактивный  стронций (Sr) и цезий (Cs), откуда они  попадают в растения или животные.

   Поскольку эти радиоактивные элементы имеют  длительный период распада, их последующая  судьба в почве, проникновения в  растения представляют интерес для  здравоохранения людей. 

Назвать виды эрозии почв, ее причины. Перечислить основные меры борьбы с водной и ветровой эрозией почв.

   Эрозия  почвы — разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов почвы в результате действия воды и ветра.

   В зависимости от факторов, обусловливающих  развитие эрозии, выделяют два основных ее типа — водную и ветровую. В свою очередь, водная эрозия подразделяется на: поверхностную (плоскостную) и линейную (овражную) — размыв почвы и подпочвы.

   Причины эрозии почв. На интенсивность развития эрозионных процессов большое влияние оказывают климат, рельеф, противоэрозионная устойчивость почв, растительность, хозяйственная деятельность человека и другие факторы.

   Климат  оказывает влияние на развитие эрозионных процессов в результате колебания  температур, количества и интенсивности  выпадающих осадков, силы ветра. От температуры зависят глубина промерзания почвы, интенсивность таяния снега и оттаивания почвы, сток талых вод, впитывание их в почву. Если постоянный снежный покров устанавливается на не промерзшей почве, то в процессе его таяния весной вода хорошо впитывается в почву и отсутствуют сток воды, смыв и размыв почвы. Если со склонов зимой снег сносится ветром, то почва оголяется, глубоко промерзает и талые воды мало впитываются, наблюдаются большой сток воды и разрушение почвы.

   Ветер оказывает влияние на развитие водной эрозии, перераспределяя снег по элементам рельефа, сдувая его со склонов в балки, овраги и т. д.

   В развитии дефляции ветру принадлежит  ведущая роль. Эрозионная сила ветра начинает проявляться при скорости 8—12 м/с на высоте 10 м от поверхности почвы, значительной она становится при 12—15 м/с, а сильной — при 16—25 м/с.

   На  скорость ветра оказывает влияние  растительный покров, особенно лесных пород. На безлесных просторах степной  зоны скорость ветра достигает 20—30 м/с, а в Лесостепи и Полесье  она меньше.

   Осадки  значительно ослабляют ветровую эрозию, благодаря увлажнению почвы, но их обилие вызывает развитие водной эрозии.

   Рельеф  служит главной причиной развития водной эрозии. Длина и крутизна склона, величина водораздела, форма поверхности склона определяют степень развития эрозионных процессов. Чем протяженнее склон и больше его крутизна, тем на большей площади и с большей интенсивностью развивается эрозия.

   Интенсивность смыва почвы зависит от формы  склона. На выпуклых склонах она больше, на вогнутых — меньше. Часто склоны имеют сложную форму: в одном месте — выпуклую, в другом — прямую или вогнутую.

   Степень размыва почвы и образование  оврагов зависят от размера, формы и крутизны склона.

   Состояние и особенности самих почв оказывают  большое влияние на интенсивность эрозии. Так, хорошо оструктуренные, гумусированные почвы легко- и среднесуглинистого механического состава отличаются рыхлостью, хорошей водопроницаемостью, а потому смыв и размыв на них резко сокращаются. Напротив, на обесструктуренных, распыленных, уплотненных почвах тяжелого механического состава вода медленно впитывается, накапливается на поверхности и стекает в пониженные места рельефа, вызывая смыв и размыв почвы.

   Возникновение и развитие эрозии в значительной степени определяется механическим составом почвы. В природных условиях дефляции больше подвержены почвы легкого механического состава — песчаные и супесчаные. Тяжелые (глинистые) почвы воздушной эрозии подвержены только в разрыхленном, распыленном состоянии или после разрушения верхнего слоя в результате выпаса скота. Легко разрушаются под влиянием ветра карбонатные почвы — черноземные и каштановые. Солонцовые почвы и солонцы — ветроустойчивые.

   Хозяйственная деятельность человека оказывает огромное влияние на эрозионные процессы. Так, повышение удельного веса посевов пропашных культур и чистых паров в севооборотах сопровождается увеличением интенсивности эрозии почвы. Специализация хозяйства, например, на выращивании свеклы способствует усилению эрозии почвы.

   На  склоновых территориях интенсивная механическая обработка с оборачиванием пахотного слоя способствует развитию эрозии почвы. Интенсивная механическая обработка почвы вызывает ее распыление, обесструктуривание и усиление как ветровой, так и водной эрозии. Под влиянием прохода по полю тяжелых тракторов и другой сельскохозяйственной техники почва сильно уплотняется, снижается ее водопроницаемость, увеличиваются сток воды, размыв и смыв почвы.