4.Исходное состояние грунтов зоны аэрации и требования к ним
Вода является средой, в которой протекают многочисленные химические и биологические процессы в почве. Там, где грунтовые воды расположены неглубоко, они оказывают сильное воздействие на почвообразование. Под их влиянием меняется водный и воздушный режимы почв. Грунтовые воды обогащают почву химическими соединениями, которые в них содержатся, иногда вызывают засоление. В переувлажненных почвах содержится недостаточное количество кислорода, что вызывает подавление деятельности некоторых групп микроорганизмов.
Выше уровня грунтовых вод в порах грунта есть и вода и воздух. Эту часть грунтовой толщи называют зоной аэрации, а воду – капиллярной. В этой зоне быстро гниёт древесина и ржавеет железо. Ниже уровня грунтовых вод поры грунта не содержат воздуха. В этой области медленно гниёт древесина и медленно ржавеет железо.
Как правило, зона аэрации имеет слои грунта различные по своей водопроницаемости. Поэтому, во время выпадения дождей, в зоне аэрации может образовываться временный водоносный горизонт, который называется верховодкой. Верховодка особенно характерна при зимней оттепели и весной, когда в грунте ещё сохраняется водонепроницаемый слой сезонной мерзлоты, а тающий на поверхности снег обеспечивает интенсивное насыщение почвы водой. Весенняя верховодка часто является причиной затопления подвалов зданий.
Наличие влаги в зоне аэрации объясняется тем, что все капиллярно-пористые системы, в частности которой и является зона аэрации сложенная песками обладает способностью всасывать влагу из воздуха, удерживать и накапливать ее в своих порах. После чего накопленная влага может "стекать" из зоны аэрации в водоносный горизонт, пополняя его запасы. Эта способность возрастает с уменьшением влажности грунта, понижением его температуры и увеличением содержания в нем солей. Благодаря процессам внутригрунтовой конденсации водяных паров даже в пустынях, где влажность воздуха минимальна, под барханами образуются линзы пресной воды.
Зона аэрации расположена между поверхностью земли и уровнем грунтовых вод. Зона насыщения горных пород расположена ниже уровня грунтовых вод. Подземные воды в зоне насыщения циркулируют в виде верховодк, грунтовых, артизеанских, трещинных и вод вечной мерзлоты. Верховодки- это временные скопления подземных вод в зоне аэрации. Верховодки образуются над случайными водоупорами- линзы глин и суглинков, при инфильтрации вода задерживается и образует водоносные горизонты. Это связанно с периодом обильного снеготаяния, периодом дождей. Также это появляется вследствие низкой водопронинцаемости грунта.
Для обеспечения зоны аэрации, для дыхания корней, правильного разложения органического вещества в почве должен происходить газообмен, при котором весь объем воздух в корнеобитаемом слое будет обновляться не больше, чем за 8 суток. Для нормального роста и развития растений в почве одновременно должны содержаться в определенном соотношении воздух и вода. При недостатке воды корни растений не могут подать требуемое количество ее к листьям (почвенная засуха). В сухой почве много воздуха, вследвие чего активизируется деятельность аэробных бактерий, а это приводит к быстрому разложение органического вещества. При малом содержании воды в почве повышается концентрация почвенного раствора и растения не могут использовать его. При избытке воды, содержание воздуха уменьшается и ухудшается дыхание корней, замедляются процессы разложения органического вещества.
Таким образом, от количества воды в почве зависит степень обеспечения ею растений, содержания в почве воздуха, тепловой и питательный режим в почве, т.е. ее плодородие. Оптимальная влажность почвы для разных растений различна (табл.). чем в почве больше питательных веществ, тем выше оптимум влажности.
Из-за неравномерно поступления воды в почву практически невозможно поддержать в вегетационный период оптимальную влажность, однако фактическая влажность не должна выходить за допустимые пределы. Верхний предел определяется минимальной степенью аэрации активного слоя почвы, должен составлять для зерновых культур не менее 20-30%, корнеплодов - 30-40%, трав 15-20%. Сама почва частично регулирует этот период: содержание воды в почве при влажности равной наименьшей влагоемкости, примерно 60-85% общей скважности, т.е. соответствует содержанию минимального объема воздуха в почве. Минимальная влажность почвы должна быть такой, чтобы растение не страдало от недостатка влаги и высокой концентрации почвенного раствора, а также чтобы питательные вещества находились в усвояемой для них форме. Самое минимальное содержание воды определяется коэффициентом увядания, который для большинства почв и культур в 1,5-2 раза больше ее гигроскопичности (20-25% ПВ). Обычно минимальную влажность следует принимать равной влажности начала угнетения, или влажности разрыва капилляров (по Роде). Она составляет 0,6-0,75 ППВ.
Следовательно, диапазон более эффективной влажности почвы составляет от 0,6 ППВ до ППВ 0,5-0,85 - пористость почвы. 100% НВ - верхний предел; W[opt] - 65-100% НВ.
Водно-воздушный режим тесно связан с грунтовыми водами, чем выше ГВ, тем ниже уровень аэрации.
Значительную роль в переувлажнении почв степной зоны играют антропогенные факторы, действие которых усиливалось в последние годы за счет увеличения инфильтрационного потока в водоносные горизонты из ложа водохранилища, на ирригационных системах, в результате перераспределения стока (главным образом поверхностного), из-за переувлажнения почв и других причин.
Фактор переувлажнения самым активным образом влияет на окружающую среду, вызывая деградацию почв - тяжелое явление, обусловленное заполнением водой пор зоны аэрации почвогрунтовой толщи. Последнее обстоятельство устраняет важнейшую функцию почвы - её водоудерживающую и водопоглощающую способности.
Ареалы распространения переувлажненных черноземных почв тесно связаны с режимами грунтовых и поверхностных вод. Поскольку их действие в основном нестабильно, то ареалы переувлажненных почв нередко имеют пульсирующий характер. Они могут возникать на месте вполне благоприятных по своим свойствам черноземов.
В то же время, в наиболее глубоких бессточных замкнутых понижениях рельефа, широких днищах глубоко врезанных и глубоких балок обычно уже на глубине 0,5-0,6м, а также на глубине 1,5-2,0м формируется верховодка. Появление верховодки здесь связано с наличием водоупорных иллювиальных горизонтов и просадочных грунтов. Уровень данных грунтовых вод подвержен резким колебаниям - подъем во время выпадения осадков и весеннего снеготаяния и падение в засушливый период, вплоть до полного исчезновения.
Залегая на местных водоупорных горизонтах, верховодка обуславливает сильное переувлажнение почв понижений рельефа, и вместе с тем заболачивание почв довольно глубоко врезанных и глубоких балок с очень малым стоком поверхностных вод.
Под влиянием комплексных мелиораций (осушение, освоение, окультуривание) торфяные почвы заметно изменяют физические, химические и биологические свойства. Эти изменения, главным образом, направлены в сторону уменьшения влагоемкости, общей скважности, увеличения плотности и аэрации. При этом происходит увеличение степени разложения торфа, зольности, подвижных форм фосфора и калия, а также образование нитратов, нитритов и аммония.
Заключение
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. Вместе с тем, площади плодородных почв катастрофически сокращаются.
Почвы загрязняются, разрушаются воздушной и водной эрозией, заболачиваются, засоляются, опустыниваются, выводятся из сельскохозяйственного оборота вследствие отчуждения отвода их под строительство и другие цели несообразные их (почв) главному предназначению.
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.
Подводя итог своей контрольной работы, можно сделать вывод, что важнейшим свойством почвы является её плодородие, следовательно, для сохранения этого качества необходимо соблюдать основные требования к исходному состоянию почв, а также грунтов зоны аэрации.
Почва должна удовлетворять потребности растений и микроорганизмов в минеральных элементах питания, воде и кислороде для того, чтобы эти растения могли нормально расти и развиваться, являясь в конечном итоге основой для получения урожая сельскохозяйственных культур, главного богатства, от которого зависит наше существование.
Список использованной литературы:
1.Брылов С.А. Охрана окружающей среды. М.,2000
2.Одум Ю.В. Основы экологии. М., 1999
3.Протасов В.Ф, Молчанов А.В. Экология, здоровье и природопользование в России. М., 1994
4.Валова В.Д. Основы экологии. М., 2001
5.Степановских А.С. Экология. М.,2004
6.Степановских А.С. Охрана окружающей среды. М., 1998.
7.Никитин Д.П., Новиков Ю.В. Окружающая среда и человек. М., 1996.
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.
Почвенный покров Земли играет решающую роль в обеспечении человечества продуктами питания и сырьем для жизненно важных отраслей промышленности. Использование с этой целью продукции океана, гидропоники или искусственно синтезируемых веществ не может, по крайней мере в обозримом будущем, заменить продукцию наземных экосистем (продуктивность почв). Поэтому непрерывный контроль за состоянием почв и почвенного покрова – обязательное условие получения планируемой продукции сельского и лесного хозяйства.
Вместе с тем почвенный покров является естественной базой для поселения людей, служит основой для создания рекреационных зон. Он позволяет создать оптимальную экологическую обстановку для жизни, труда и отдыха людей. От характера почвенного покрова, свойств почвы, протекающих в почвах химических и биохимических процессов зависят чистота и состав атмосферы, наземных и подземных вод. Почвенный покров – один из наиболее мощных регуляторов химического состава атмосферы и гидросферы. Почва была и остается главным условием жизнеобеспечения наций и человечества в целом. Сохранение и улучшение почвенного покрова, а, следовательно, и основных жизненных ресурсов в условиях интенсификации сельскохозяйственного производства, развития промышленности, бурного роста городов и транспорта возможно только при хорошо налаженном контроле за использованием всех видов почвенных и земельных ресурсов.
Почва является наиболее чувствительной к антропогенному воздействию. Из всех оболочек Земли почвенный покров – самая тонкая оболочка, мощность наиболее плодородного гумусированного слоя даже в черноземах не превышает, как правило, 80-100 см, а во многих почвах большинства природных зон она составляет всего лишь 15-20 см. Рыхлое почвенное тело при уничтожении многолетней растительности и распашке легко подвергается эрозии и дефляции.
При недостаточно продуманном антропогенном воздействии и нарушении сбалансированных природных экологических связей в почвах быстро развиваются нежелательные процессы минерализации гумуса, повышается кислотность или щелочность, усиливается соленакопление, развиваются восстановительные процессы – все это резко ухудшает свойства почвы, а в предельных случаях приводит к локальному разрушению почвенного покрова. Высокая чувствительность, уязвимость почвенного покрова обусловлены ограниченной буферностью и устойчивостью почв к воздействию сил, не свойственных ему в экологическом отношении.
Все в более широких масштабах проявляется загрязнение почвы тяжелыми металлами, нефтепродуктами, усиливается влияние азотной и серной кислот техногенного происхождения, ведущие к формированию техногенных пустынь в окрестностях некоторых промышленных предприятий.
Восстановление нарушенного почвенного покрова требует длительного времени и больших капиталовложений.
В наибольшей степени загрязнению подвергается самый верхний слой литосферы — почвы — в связи с применением в больших дозах удобрений, пестицидов на сельскохозяйственных угодьях, внесением вредных веществ с ирригационными водами, накоплением отходов промышленности, полеводства и животноводства, антисанитарным состоянием многих населенных пунктов, выпадением атмосферных загрязнителей, например тяжелых металлов. На поверхность почв могут выпадать кислые дожди и радиоактивная пыль, наблюдается загрязнение патогенными организмами. Опасно загрязнение выхлопными газами автомобилей, содержащими свинец, углеводороды, оксиды азота и др. Среди загрязнителей особое место занимают тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, ванадий, хром, цинк, медь, никель, селен и др.), а также мышьяк — отходы различных производств, в особенности металлургической и машиностроительной промышленности. Тяжелые металлы попадают в почву при сжигании топлива, с выхлопными газами автомобилей. Радионуклиды загрязняют почву в результате аварий на атомных электростанциях, ненадежного захоронения радиоактивных отходов. Почву могут загрязнять минеральные удобрения, особенно азотные, если их вносят в избыточных дозах. Основная часть источников загрязнения имеет локальное действие, меньшая — региональное (опасность загрязнения составляет несколько сотен километров) и глобальное (в тех случаях, когда загрязняющие вещества попадают в почву из воздуха или когда минеральные удобрения используют на больших площадях). Промышленное загрязнение происходит в основном через атмосферу, на поверхность почвы оседают аэрозоли, пары, пыль, сажа, растворимые вещества, принесенные с дождем, снегом. Загрязнители поступают из дымовых труб, вентиляционных каналов, путем развеивания терриконов, отвалов, со сточными водами. Все почвенные загрязнители включаются в пищевые цепи и с продуктами питания или водой попадают в желудочно-кишечный тракт человека. Организм человека испытывает влияние факторов окружающей среды, причем загрязнение воздуха, водоемов, почв и растений представляет большую опасность для здоровья. В деле создания благоприятных условий для жизни и здоровья населения определенную роль должны сыграть санитарно-гигиенические нормативы и критерии. Так, для санитарной оценки степени загрязнения окружающей среды используют предельно допустимые концентрации (ПДК).
Предельные концентрации элементов в почвах иногда устанавливают, исходя из критических концентраций их в продуктах растительного происхождения (табл. 1). Особое значение имеет загрязнение почв биологическими организмами, преимущественно патогенными, представленными бактериями, вирусами, нематодами, простейшими, насекомыми и другими паразитами, переносчиками которых являются человек и животные. Эти организмы попадают в почвы с различными отходами и отбросами. Заражение типа "человек — почва — человек" характерно для болезней, вызываемых такими патогенами, как палочки тифа, паратифа, дизентерии, холерные вибрионы, вирусы полиомиелита, передающиеся через желудочно-кишечный тракт. Заражение типа "животное — почва — человек" характерно для болезней, вызываемых бактериями столбняка, сибирской язвы, газовой гангрены, бруцелл при наличии поврежденных участков кожи у животных или человека. Таблица 1. ПДК тяжелых металлов и мышьяка в продовольственном сырье и пищевых продуктах, мг/кг (СанПиН 42-123-4089—86) овощи 0,02 0,5 0,2 10,0 Через почвы передаются и болезни, вызываемые гельминтами, нематодами и др. В контроле за качеством окружающей среды особая роль отводится природоохранному законодательству, стандартизации (ГОСТам), экологической экспертизе и экологическому мониторингу. Центральными органами по контролю за качеством природной среды и управлению им являются Государственный комитет РФ по охране окружающей среды и Министерство природных ресурсов РФ. Они осуществляют такие функции на основе Конституции Российской Федерации, законов "Об охране окружающей природной среды" (1991 г.), "О недрах" (1992 г.), "Основы лесного законодательства РФ" (1993 г.) и др. Деятельность всех природоохранных органов отражается в форме отчетности, которая тесно связана с первичным учетом экологической обстановки на предприятиях. Это комплексная система наблюдения за элементами окружающей среды, контроля и прогноза ее состояния, предполагающая оценку изменений в экосистемах, в том числе связанных с накоплением загрязняющих веществ вследствие деятельности человека. В Программе ЮНЕСКО "Человек и биосфера" дано следующее определение мониторинга: "Мониторинг рассматривается как система регулярных длительных наблюдений в пространстве и времени, дающих информацию о состоянии окружающей среды, с целью оценки прошлого, настоящего и прогноза изменения в будущем параметров окружающей среды, имеющих значение для человека". Контроль природной среды осуществляется в соответствии не только с программами и концепциями экологического возрождения России, но и с международными программами, такими, как "Человек и биосфера" (МАБ), принятой ЮНЕСКО в 1970 г., а также программами Международного комитета по окружающей среде СКОПЕ, ЮНЕП, предполагающими организацию Глобальной системы мониторинга окружающей среды (ГСМОС). Основная задача — предупреждение естественных и антропогенных изменений состояния природной среды, способных нанести экономический, моральный и социальный вред человечеству. Основным источником информации при проведении оцники служат данные, полученные в процессе наблюдений за окружающей средой. Потребность в наблюдениях (новой, дополнительной или контрольной информации) возникает на всех зтапах оценки. глобальный (биосферный); национальный, осуществляемый в пределах государства; региональный (геосистемный) — в пределах отдельных крупных районов; локальный, действующий в пределах населенных пунктов, промышленных центров, предприятий. Глобальный мониторинг осуществляется на основе международного сотрудничества. Это система наблюдений за общепланетарными изменениями атмосферы, гидросферы, растительного и почвенного покрова, животного мира.
Введение. Почва - особое природное образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе; состоит из генетически связанных горизонтов (образуют почвенный профиль), возникающих в результате преобразований поверхностных слоев литосферы под совместным воздействием воды, воздуха и организмов; характеризуется плодородием Определенная часть почв, как в России, так и во всем мире с каждым годом выходит из сельскохозяйственного обращения в силу разных причин, подробно рассмотренных в УИР. Тысячи и более гектаров земли страдают от эрозии, кислотных дождей, неправильной обработки и токсичных отходов. Чтобы избежать этого, нужно ознакомиться с наиболее продуктивными и недорогими мелиоративными мероприятиями, повышающими плодородие почвенного покрова, а прежде всего с самим негативным воздействием на почву, и как его избежать. Эти исследования дают представление о вредном воздействии на почву и проводились по ряду книг, статей и научных журналов, посвященных проблемам почвы и защите окружающей среды. Сама проблема загрязнения и деградации почв была актуальна всегда. Сейчас к сказанному можно еще добавить, что в наше время антропогенное влияние сильно сказывается на природе и только растет, а почва является для нас одним из главных источником пищи и одежды, не говоря уже о том, что мы по ней ходим и всегда будем находиться в тесном контакте с ней.