МОНИТОРИНГ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ (ГАРКУША В.С.)

На поверхности планеты различают три сферы:

-биосфера (живая масса планеты)

- атмосфера

- литосфера, состоящая из горных пород. Верхние слои горных пород подвергаются выветриванию, в результате чего образуется на поверхности литосферы кора выветривания, мощность которой от 1 см и менее.

В свою очередь существует педосфера верхняя часть почвы и ризосфера – оболочка почвы, прилегающая к корням.

Виды выветривания:

Физическое выветривание – механическое раздробление горных пород и минералов без изменения химического состава.

Выветривание начинается с горных пород (колебание температур, образование трещин)

Физическое выветривание, разрушая горные породы, увеличивает общую поверхность, что благоприятно действует на химическое выветривание.

Химическое выветривание – процесс разрушения с образованием новых минералов.

Основные компоненты: вода, CO₂, O₂

Разрушение минералов усиливается с повышением t и насыщенности воды угольной кислотой, которая придает ей слабокислую реакцию.

Основная реакция – гидролиз воды с минералом.

KAlSi₃O₈+H₂O  HAlSi₃O₂+KOH

гематит лимонит

Fe₂O₃+H₂O  Fe₂O₃+H₂O (реакция гидратации)

Окисление: подвергаются минералы, имеющие элементы с переменной кислотностью (Al, Fe) это приводит к изменению окраски, приобретают желтые, бурые окраски.

Минеральный сидерит окисляется и превращается в лимонит.

4FeCO₃+3H₂O+2O  2Fe₂O₃*3H₂O+4CO₂

Подобная реакция протекает в озерах и болотах.

В результате химического выветривания разрушаются их кристаллические решетки, что приводит к образованию вторичных минералов, которые придают горной породе совершенно новые свойства: связанность, влагоемкость и другие показатели.

Биологическое выветривание – механическое разрушение и химическое изменение минералов над действием микроорганизмов.

Организмы извлекают из породы необходимые для своей жизнедеятельности полезные вещества, аккумулируя их в поверхностном слое горных пород, что является важным условием для образования почв. С появлением живых организмов процесс выветривания значительно усиливается.

Корн растений и организмы выделяют во внешнюю среду органические кислоты: щавелевую, янтарную, яблочную, которые усиливают разрушение минералов. Еще более оно усиливается под действием сильных минеральных кислот (азотной, образующейся в процессе нитрофикации).

NH₃ нитрофикаторыHNO₃

H₂S нитрофикаторыH₂SO₄

Объекты выветривания:

Горные породы, их первоисточник изверженные глубинные породы, которые образуются при остывании расплавленной магнии.

Скорость выветривания горных пород зависит от минералогического состава: полевые шпаты (60% всех изверженных пород).

Полевые шпаты довольно устойчивы к физ-хим выветриванию и разрушаются при непосредственном воздействии живых организмов. Селикаты занимают 20% , делятся на ортоселикаты, метоселикаты, менее устойчивы под влиянием живых организмов, кислых растворов разрушаются.

- кварц – самый устойчивый к выветриванию минерал

- слюды – 3% подвержены к более быстрому выветриванию по сравнению со полевыми шпатами

- магнетит – < 3% легко переходят в гидроокиси, в том числе в лимонит

- апатиты – 1%

По содержанию в них SiO₂ выделяют ультраосновные (<40% SiO₂) породы основные (40-50%) средние (50-60%) кислые (>60%).

В нашей земной коре наиболее распространены кислые (гранит) состоящие из полевого шпата, кварца, слюды и роговой обманки.

Продукты выветривания могут находится на одном месте и не перемешиваться.

Если в верхнем слое литосферы – остаточная (элювиальная) кора выветривания.

Переотложенные водой, ветром, льдом продукты выветривания образуют аккумулятивную кору.

С возникновением биологического выветривания в пределах элювиальной и аккумулятивной коры формируется биосфера.

В процессе выветривания горных пород образуется ряд растворимых соединений, которые вместе с частичками нерастворимых веществ перемешивается водами и откладываясь образуют осадочные породы.

В результате тектонических явлений они могут стать существенными, точный круговорот веществ называют большим геологическим круговоротом.

Явление перемешивания и превращения веществ, связанные с деятельностью растений, называют малым биологическим круговоротом, с ним связано появление и развитие почв, которое является важнейшим признаком.

Появление в верхних слоях коры выветривания гумуса (специфического органического вещества) и возникновение биологической миграции веществ вносят в процесс выветривания принципы изменения.

Процесс выветривания перешел в процесс почвообразования.

Факторы почвообразования:

Горные породы, на которых образуется почва, называется горнообразующимися или материнскими.

Почвоведение в разделе наук:

- Физика почв

- Энергетика почв

- Химия почв

- Минералогия почв

- Биология почв

- Систематика почв (номенклатура)

- География почв

- Экология почв

- Ботинировка почв (кадастр, оценка качества по уровню плодородия)

- Мелиорация почв (разработка по улучшению агрономического и агротехнического свойства почв)

- Охрана почв (рациональное использование почв)

Подпочва – часть коры выветривания, на которой залегает почва.

Подстилающая порода – геологические образования, на которых залегают материнские породы и подпочвы.

По происхождению почвообразующие породы подразделяют на :

- четвертичные (молодые)

- дочетвертичные (коренные) – древние массивно-кристаллические литоморфические породы.

В качестве почвообразовательных пород могут выступать следующие типы четвертичных отложений:

- элювий – продукты выветривания коренных пород, оставшиеся на месте образования

- делювий – наносы, отложенные на склонах дождевыми или талыми водами

- пролювий – формируется в горных массивах ливневыми водами

- аллювий – осадки речных водных систем

Преобразование и накопление органических веществ в почвах.

1. Минерализация, в ходе нее сложные органические соединения при участии микроорганизмов превращаются в простые (вода, газ и анионы солей)

2. Гумификация – процесс образования гумуса, образуется из обломков макромолекул или мономеров, которые оказываются в почве благодаря живому населению

Вещества органических остатков в почве превращаются по двум направлениям.

3. Торфообразование – прочное накопление, медленно гумуфицируется и почти не минерализующихся растительных остатков протекает в анаэробных условиях при избыточном увлажнении.

Преобразование почвенной массы.

1. Дерновый процесс – накопление гумуса и приобретение почвы комковато зернистой структуры под действием травяной растительности происходит аккумуляция в верхних горизонтах N и зольных элементов питания растений (K,P) и приобретение почвы благоприятных водных, физических и хим-физ свойств.

2. Оглинивание – под оглиниванием понимают процесс образования вторичных глинистых минералов: гидрослюд, каолинита. Образуются из первичного оглинивания путем изоморфных замещений, а также продуктов распада как первичных так и вторичных минералов

3. Слитогинез – плотные образования обладают высокой твердостью характерная особенность слитых почв, склонность к растрескиванию при высыхании

4. Оглинение – прочное образование глиняных материалов, содержащих закислое железо, происходящее в анаэробных условиях с образованием закислых форм Fe и Mn. Происходит в переувлажненных почвах с малым содержанием кислорода.

5. Аллитизация – совокупность Mn почвообразования и выветривания, результатом которых является накопление окислых соединений Fe и Al. Почва окрашена в красный цвет.

6. Латеритизация – почвенно-гидрогеологический прочный формирующий железистых и железистокварцевых конкреций.

Преобразование и миграция почвенной массы.

Под выщелачиванием понимают процесс выноса, выбывание за пределы почвы и коры выветривания простых солей щелочных и щелочноземельных металлов.

Солончаковый процесс – накопление легко растворимых солей верхней части профиля почвы.

Лирголенонакопление – при подтоке гидрокарбонатно-кальциевых подземных вод на заболоченных массивах возможно выпадение CaCO₃ и MgCO₃ в виде тонко мучнистой массы.

Осолонцевание – внедрение в почвенно-поглощающий комплекс обменного Na при этом почва приобретает щелочную реакцию.

ППК+Ca+2Na⁺ППК –Na

-Na +Ca⁺²

ППК – Na

-Na +H₂O  ППК – H

-H +2NaOH

Оподзоливание – это накопления на поверхности почвы грубой лесной подстилки, которая медленно разлагается фильтрующейся из лесной подстилки, кислоты разрушают 1 и 2 минералы. Продукты накапливаются в нижележащей иллювиальной толще почвы.

Лессиваж – процесс перемещения глинистых частиц потоками воды без разрушения.

Особенности почв как природного тела.

1. Почва занимает определенное место на планете. Это поверхностный горизонт земной коры почвенный покров образует педосферу

2. Почва – глобальный этап возникновения и развития почвы на земле

3. Процессы почвы включение в сложные круговороты веществ

4. Почва природное образование уникальное по сложности вещественного состава

5. Общее важнейшее качество почв – плодородие