Экологические проблемы в связи с загрязнением почв

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УПРАВЛЕНИЯ

Институт Туризма и Развития рынка

Специальность Менеджмент

Специализация Гостиничный и туристический бизнес

РЕФЕРАТ

Дисциплина: Экология

тема: Экологические проблемы в связи с загрязнением почв

Студент Еремина П.В. (ГТБ IV-2, в/о)

Руководитель к.э.н. ст. пр. Васин С.Г.

Москва 2001

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………..……………3

основная часть 4

1. Почвенная экосистема. 5

2. ЗНАЧЕНИЕ ПОЧВЫ 5

3. Структура почвы 5

4. Минеральные элементы питания и способность почвы их удерживать 10

5. Загрязнение почвы химическими веществами И ЕГО ПОСЛЕДСТВИЯ 13

6. Потеря почвы 17

7. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ В ПОЧВЕННОМ МОНИТОРИНГЕ 20

8. БИОТЕХНОЛОГИЯ ОХРАНЫ ЗЕМЕЛЬ 22

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……..……………………………………………………...24

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………..………………………………………..26

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время проблема взаимодействия человеческого общества с

природой приобрела особую остроту. Становится бесспорным, что решение

проблемы сохранения качества жизни человека немыслимо без определенного

осмысления современных экологических проблем: сохранение эволюции живого,

наследственных субстанций (генофонда флоры и фауны), сохранение чистоты и

продуктивности природных сред (атмосферы, гидросферы, почв, лесов и т. д.),

экологическое нормирование антропогенного пресса на природные экосистемы в

пределах их буферной емкости, сохранение озонового слоя, трофических цепей

в природе, биокруговорота веществ и другие.

Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы

Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы,

происходящие в биосфере.

Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органического

вещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный

покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и

нейтрализатора различных загрязнений. Если это звено биосферы будет

разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится.

Именно поэтому чрезвычайно важно изучение глобального биохимического

значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения

под влиянием антропогенной деятельности.

основная часть

1. Почвенная экосистема.

Важным этапом в развитии биосферы явилось возникновение такой ее части,

как почвенный покров. С образованием достаточно развитого почвенного

покрова биосфера - становится целостной завершенной системой, все части

которой тесно взаимосвязаны и зависят друг от друга.

2. ЗНАЧЕНИЕ ПОЧВЫ

Почвенный покров является важнейшим природным образованием. Его роль в

жизни общества определяется тем, что почва представляет собой основной

источник продовольствия, обеспечивающий 95-97% продовольственных ресурсов

для населения планеты. Площадь земельных ресурсов мира составляет 129 млн.

км2 или 86,5% площади суши. Пашня и многолетние насаждения в составе

сельскохозяйственных угодий занимают около 15 млн. км2 (10% суши), сенокосы

и пастбища— 37,4 млн. км2 (25% суши). Общая пахотнопригодность земель

оценивается различными исследователями по-разному: от 25 до 32 млн. км2.

Представления о почве, как о самостоятельном природном теле с особыми

свойствами появились лишь в конце XIX в., благодаря В. В. Докучаеву, —

основоположнику современного почвоведения. Он создал учение о зонах

природы, почвенных зонах, факторах почвообразования.

3. Структура почвы

Почва — это особое природное образование, обладающее рядом свойств,

присущих живой и неживой природе. Почва — это та среда, где взаимодействует

большая часть элементов биосферы: вода, воздух, живые организмы. Почву

можно определить как продукт выветривания, реорганизации и формирования

верхних слоев земной коры под влиянием живых организмов, атмосферы и

обменных процессов. Почва состоит из нескольких горизонтов (слоев с

одинаковыми признаками), возникающих в результате сложного взаимодействия

материнских горных пород, климата, растительных и животных организмов

(особенно бактерий), рельефа местности. Для всех почв характерно уменьшение

содержания органических веществ и живых организмов от верхних горизонтов

почв к нижним.

Горизонт A l — темно-окрашенный, содержащий гумус, обогащен минеральными

веществами и имеет для биогенных процессов наибольшее значение.

Горизонт А 2 — элювиальный слой, имеет обычно пепельный, светло-серый

или желтовато-серый цвет.

Горизонт В — элювиальный слой, обычно плотный, бурый или коричневой

окраски, обогащенный коллоидно-дисперсными минералами.

Горизонт С — измененная почвообразующими процессами материнская порода.

Горизонт В — исходная порода.

Поверхностный горизонт состоит из остатков растительности, составляющих

основу гумуса, избыток или недостаток которого определяет плодородие почвы.

Гумус — органическое вещество, наиболее устойчивое к разложению и

поэтому сохраняющееся после того, как основной процесс разложения уже

завершен. Постепенно гумус также минерализуется до неорганического

вещества. Перемешивание гумуса с почвой придает ей структуру. Обогащенный

гумусом слой называется пахотным, а нижележащий слой — подпахотным.

Основные функции гумуса' сводятся к серии сложных обменных процессов, в

которых участвуют не только азот, кислород, углерод и вода, но и различные

минеральные соли, присутствующие в почве. Под гумусовым горизонтом

располагается подпочвенный слой, соответствующий выщелоченной части почвы,

и горизонт, отвечающий материнской породе.

Почва состоит из трех фаз: твердой, жидкой и газообразной. В твердой

фазе преобладают минеральные образования и 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.

Важным компонентом почвы, способствующим изменению ее физико-химических

свойств, является ее биомасса, включающая кроме микроорганизмов (бактерии,

водоросли, грибы, одноклеточные) еще и червей и членистоногих.

Образование почв происходит на Земле с момента возникновения жизни и

зависит от многих факторов:

Субстрат, на котором образуются почвы. От характера материнских пород

зависят физические свойства почв (пористость, водоудерживающая способность,

рыхлость и т. д.). Они определяют водный и тепловой режим, интенсивность

перемешивания веществ, минералогический и химический составы,

первоначальное содержание элементов питания, тип почвы.

Растительность — зеленые растения (основные создатели первичных

органических веществ). Поглощая из атмосферы углекислоту, из почвы воду и

минеральные вещества, используя энергию света, они создают органические

соединения, пригодные для питания животных.

С помощью животных, бактерий, физических и химических воздействий

органическое вещество разлагается, превращаясь в почвенный гумус. Зольные

вещества наполняют минеральную часть почвы. Неразложившийся растительный

материал создает благоприятные условия для действия почвенной фауны и

микроорганизмов (устойчивый газообмен, тепловой режим, влажность).

Животные организмы, выполняющие функцию преобразования органического

вещества в почву. Сапрофаги (земляные черви и Др.), питающиеся мертвыми

органическими веществами, влияют на содержание гумуса, мощность этого

горизонта и структуру почвы. Из наземного животного мира на

почвообразование наиболее интенсивно влияют все виды грызунов и травоядные

животные.

Микроорганизмы (бактерии, одноклеточные водоросли, вирусы) разлагающие

сложные органические и минеральные вещества на более простые, которые в

дальнейшем могут использоваться самими микроорганизмами и высшими

растениями.

Одни группы микроорганизмов участвуют в превращениях углеводов и жиров,

другие — азотистых соединений. Бактерии, поглощающие молекулярный азот

воздуха, называют азотофиксирующими. Благодаря их деятельности, атмосферный

азот могут использовать (в виде нитратов) другие живые организмы. Почвенные

микроорганизмы принимают участие в разрушении токсических продуктов обмена

высших растений, животных и самих микроорганизмов в синтезе витаминов,

необходимых для растений и почвенных животных.

Климат, влияющий на тепловой и водный режимы почвы, а значит на

биологический и физико-химические почвенные процессы.

Рельеф, перераспределяющий на земной поверхности тепло и влагу.

Хозяйственная деятельность человека в настоящее время становится

доминирующим фактором в разрушении почв, снижении и повышении их

плодородия. Под влиянием человека меняются параметры и факторы

почвообразования — рельефы, микроклимат, создаются водохранилища,

проводится мелиорация.

Основное свойство почвы — плодородие. Оно связано с качеством почв. В

разрушении почв и снижении их плодородия выделяют следующие процессы:

Аридизация суши — комплекс процессов уменьшения влажности обширных

территорий и вызванное этим сокращение биологической продуктивности

экологических систем. Под действием примитивного земледелия,

нерационального использования пастбищ, беспорядочного применения техники на

угодьях почвы превращаются в пустыни.

Эрозия почв, разрушение почв под действием ветра, воды, техники и

ирригации. Наиболее опасна водная эрозия — смыв почвы талыми, дождевыми и

ливневыми водами. Водные эрозии отмечаются при крутизне уже 1-2°. Водной

эрозии способствует уничтожение лесов, вспашка по склону.

Ветровая эрозия характеризуется выносом ветром наиболее мелких частей.

Ветровой эрозии способствует уничтожение растительности на территориях с

недостаточной влажностью, сильными ветрами, непрерывным выпасом скота.

Техническая эрозия связана с разрушением почвы под воздействием

транспорта, землеройных машин и техники.

Ирригационная эрозия развивается в результате нарушения правил полива

при орошаемом земледелии. Засоление почв в основном связано с этими

нарушениями. В настоящее время не менее 50% площади орошаемых земель

засолено, потеряны миллионы ранее плодородных земель. Особое место среди

почв занимают пахотные угодья, т. е. земли, обеспечивающие питание

человека. По заключению ученых и специалистов, для питания одного человека

следует обрабатывать не менее 0,1 га почвы. Рост численности жителей Земли

напрямую связан с площадью пахотных земель, которая неуклонно сокращается.

Так в РФ за последние 27 лет площадь сельскохозяйственных угодий

сократилась на 12,9 млн. га, из них пашни — на 2,3 млн. га, сенокосов — на

10,6 млн. га. Причинами этого являются нарушение и деградация почвенного

покрова, отвод земель под застройку городов, посёлков и промышленных

предприятий.

На больших площадях происходит снижение продуктивности почв из-за

уменьшения содержания гумуса, запасы которого за последние 20 лет

сократились в РФ на 25-30%, а ежегодные потери составляют 81,4 млн. т.

Земля сегодня может прокормить 15 млрд. человек. Бережное и грамотное

обращение с землей сегодня стало самой актуальной проблемой.

Из сказанного следует, что почва включает минеральные частицы, детрит,

множество живых организмов, т. е. почва — это сложная экосистема,

обеспечивающая рост растений. Почвы — это медленно возобновляемый ресурс.

Процессы почвообразования протекают очень медленно, со скоростью от 0,5 до

2 см за 100 лет. Мощность почвы невелика: от 30 см в тундре до 160 см — в

западных черноземах. Одна из особенностей почвы — естественное плодородие

—формируется очень длительное время, а уничтожение плодородия происходит

всего за 5—10 лет. Из сказанного следует, что почва менее подвижна по

сравнению с другими абиотическими составляющими биосферы.

Хозяйственная деятельность человека в настоящее время становится

доминирующим фактором в разрушении почв, снижении и повышении их

плодородия.

4. Минеральные элементы питания и способность почвы их удерживать

Чтобы растения (продуценты) могли нормально расти и развиваться, почва,

как среда обитания, должна удовлетворять их потребности в минеральных

элементах питания, воде и кислороде. Очень важное значение имеют кислотно-

основные свойства почвы (рН почвы) и ее соленость.

Для питания растений необходимы такие минеральные вещества, как нитраты

(NO3—ионы), фосфаты (РО 43-, Н 2РО4, НРО 42- — ионы), соли калия (К+—ионы),

кальция (Са2+—ионы). За исключением азота остальные биогены изначально

входят в состав горных пород наряду с непитательными элементами (SiO2,

Al2O3 и др.). Однако эти биогены недоступны растениям, пока они закреплены

в структуре материнской породы. Чтобы ионы биогенов перешли в менее

связанное состояние или в водный раствор, материнская порода должна быть

разрушена. Материнская порода разрушается в процессе естественного

выветривания. Выветривание включает все естественные физические процессы

(замерзание, оттаивание, нагревание, охлаждение и т. д.), биологические

факторы (давление корней растений,

растущих в мелких трещинах), а также различные химические реакции.

Азот поступает в почву при гниении органических веществ в виде

аммиака, который под действием нитрифицирующих бактерий окисляется в

азотную кислоту. Последняя, вступая в реакцию с находящимися в почве солями

угольной кислоты, например карбонатом кальция, образует селитру:

СаСО3 + 2HNO3-> Ca(NO3)2+ СО2+ Н2О

Однако некоторая часть органического азота денитрофицирующими бактериями

превращается в недоступную для, растений форму (свободный азот). К

процессам, возмещающим потерю азота, относятся:

1) атмосферные электрические разряды, при которых всегда образуется

некоторое количество оксидов азота с последующим превращением в азотную

кислоту и селитру;

2) превращение атмосферного азота в азотные соединения клубеньковыми

бактериями, входящими в состав корней некоторых растений (клубеньковые

растения, например, бобовые культуры, клевер и многие другие растения).

Таким образом, в природе совершается непрерывный круговорот азота, так же,

как и других биогенов. В агроэкосистемах этот круговорот нарушается,

поскольку биогены удаляются вместе с собранным урожаем.

Когда ионы биогенов высвобождаются, они становятся доступными растениям,

но могут также просачиваться через почвы (процесс выщелачивания).

Выщелачивание не только снижает плодородие почвы, но и загрязняет водоемы.

Способность почвы связывать и удерживать ионы биогенов называется

ионообменной емкостью почвы. Если ионообменная емкость почвы утрачена, то

биогены выщелачиваются и плодородие почвы падает. Поэтому в агроэкосистемах

необходимо постоянно пополнять биогены, внося их. в виде удобрений.

Неорганические удобрения (или химические) представляют собой смесь

минеральных биогенов. Органические удобрения — это растительные остатки и

отходы животных (навоз, торф), они увеличивают ионообменную емкость почвы и

по мере разложения высвобождают биогены.

Помимо ионообменной емкости почва должна обладать водоудерживающей

способностью, поскольку растениям для функционирования необходима вода не

только на фотосинтез (расход 1% воды), но и на возобновление потерянной

через листья влаги — транспирацию (расходуется 99% воды). Из сказанного

следует, что почва должна впитывать воду (инфильтрация) с поверхности,

обладать водоудерживающей способностью и поверхностным покровом,

препятствующим испарению влаги.

Для питания растениям, а также микроорганизмам почвы необходим кислород:

в результате клеточного дыхания растения выделяют углекислый газ. Почва

должна обеспечить диффузию кислорода из воздуха и углекислого газа от

корней в воздух, т. е. хорошо аэрироваться. Аэрацию почвы затрудняет

уплотнение почвы и чрезмерное насыщение ее водой.

Почва не должна содержать много соли (т. е. быть засоленной), поскольку

в этом случае происходит обезвоживание клеток ("обратный" осмос) и растения

погибают.

Кислотность почвы должна быть близка к нейтральной (рН - 6—8).

Ионообменная емкость почвы, ее инфильтрация, аэрация, водоудерживающая

способность, а также обрабатываемость почвы зависят от ее

гранулометрического состава .

Наилучшим гранулометрическим составом почвы считается суглинистый или

пылевидный состав, обеспечивающий средние свойства почвы. Независимо от

механического состава почвы гумус и создаваемая им почвенная структура

обеспечивают необходимые условия для жизни растений. Со временем гумус

разрушается (до 50% в год), утрачивается почвенная структура — происходит

минерализация почвы. Поэтому необходим постоянный приток детрита в почву.

Таблица 1

Гранулометрический состав различных типов почв и их свойства

| |мм |воды |я |емкость | | |

| | | |сть | | | |

| |0,002 | | | | | |

|(40% | | | | | | |

|и 20% | | | | | | |

В природных экосистемах имеется взаимосвязь:

почва обеспечивает растения биогенами, растения обеспечивают почву

детритом, почвенную экосистему — пищей, защищают почву от эрозии, сокращают

потерю воды от испарения и не препятствуют инфильтрации. Взаимосвязь между

почвой и растительностью — динамическое равновесие, а не стационарное

состояние (меньше гумуса —> меньше растений —> меньше детрита —> меньше

гумуса и т. д.).

5. Загрязнение почвы химическими веществами И ЕГО ПОСЛЕДСТВИЯ

Техногенная интенсификация производства способствует загрязнению и

дегумификации, вторичному засолению, эрозии почвы.

К веществам, всегда имеющимся в почве, но концентрация которых может

возрастать в результате деятельности человека, относятся металлы,

пестициды. Из металлов в почве часто обнаруживают избыточные концентрации

Страницы: 1, 2

МЕНЮ

Экологические проблемы в связи с загрязнением почв

Экологические проблемы в связи с загрязнением почв

ИНТЕРЕСНОЕ