▪ минеральные и органические удобрения.
▪ бытовые отходы и различные виды мусора.
▪ выхлопы автомобильной и другой техники.
▪ радиоактивные вещества.
▪ сточные воды и биологические элементы, выбрасываемые в окружающую среду
животноводческой отраслью.
Загрязнение почвы пестицидами. Необходимость обеспечения населения продуктами питания, а промышленности – сырьевыми ресурсами требует повышать плодородие почвы и вести борьбу с вредителями урожая. Поэтому в современном сельскохозяйственном производстве применяются удобрения и пестициды, которые даже при агрономически правильном их использовании могут создавать опасные уровни загрязнения почвы.
Пестициды – опасные для здоровья человека химические вещества, используемые для уничтожения вредных насекомых (инсектициды), растений-сорняков (гербициды), грибковых культур (фунгициды) и др. Многие пестициды сохраняются в почве длительное время и накапливаются по трофическим цепям, что со временем приводит к превышению безопасных для здоровья человека уровней. органические вещества: хлори-рованные 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 адсорбируются органическим веществом почв и минеральными коллоидами. Сорбция токсикантов обратима. Избытки пестицидов могут мигрировать с нисходящим гравитационным потоком и попадать в грунтовые воды. Накапливаясь в почве, они могут передаваться по цепям питания и вызывать заболевания животных и людей. Накопление остатков пестицидов в почве зависит и от природы токсиканта. Наиболее стойкие — хлорорганические соединения и группа диенов. Они сохраняются в почве в течение нескольких лет. К тому же чем выше доза, тем длительнее сохраняется токсикант. Фосфорорганические соединения и производные карбамидной кислоты теряют свою токсичность менее чем за 3 месяца и при распаде не образуют токсичных метаболитов, что делает эти соединения предпочтительными.
34. Состав почвы. Питательные вещества и удобрения, азот, фосфор, калий в почве.
Под химическим составом почвы обычно понимают элементный состав минеральной части почвы, а также содержание в ней гумуса, азота, углекислого газа и химически связанной воды. В состав почвы входят почти все известные химические элементы. При изучении полного валового состава почвы в ней определяют: Si(кремний), Al(алюминий), Fe(железо), Ca(кальций), Mg(магний), К(калий), Na(натрий), S(сера), P(фосфор) и Mn(марганец). Азот и зольные элементы растения поглощают преимущественно в виде ионов из почвенного раствора и твердой фазы почв (Са2+, Mg2+, K+, Na+, NH4+, Al3+, Fe2+, NO3–, HPO42–, Н2РO4–, SiO32–, CI–, SO42– и др.).
Питательные вещества растения извлекают избирательно из почвенного раствора физико- химической адсорбцией их на внешней поверхности корней или в результате контактного ионного обмена с твердой фазой почв.
АЗОТ В ПОЧВАХ. Валовое количество азота в почвах составляет 0,1—0,5 %(от 2 до 10 т/га в пахотном слое 0—20см). В почвообразующих породах азота почти нет. Почвенный азот находится в основном в составе органического вещества — гумуса (1/20 –1/40 часть его процентного содержания). Резервом доступного для растений азота является легкогидролизуемый азот. Его содержание в почвах составляет 2—5 % валового количества азота. Это азот, который может быть минерализован в «ближайшее время» за счет наиболее разлагаемой части органического вещества почв (аминокислот и амидов). Основную роль в азотном питании растений играют минеральные формы азота: окисленная (NO3–) и восстановленная (NH4+). Минерального азота содержится в среднем от 50 кг/га в пахотном слое дерново-подзолистых суглинистых почв, до 100 кг/га и более — в черноземах, что составляет 0,5-1 % валового количества азота в почвах. За вегетационный период растениями усваивается около 40 % минерального азота.
ФОСФОР В ПОЧВАХ. Фосфор является «дефицитным» элементом, так как в мире запасы фосфатного сырья (апатитов и фосфоритов) для производства фосфорных удобрений невелики. Наряду с этим содержание валового фосфора (Р2О5) в почвах низкое — 0,05-0,25 % (от 1 до 5 т/га в пахотном слое 0-20 см). Основное его количество растениям труднодоступно, а фосфор удобрений сильнее, чем азот и калий, закрепляется почвами в неподвижные формы. Естественных путей возобновления запасов фосфора в отличие от азота в почвах нет. Соединения фосфора в твердой фазе почв по доступности растениям подразделяются на пять групп. I группа – наиболее доступные растениям, легко переходят в раствор под воздействием угольной кислоты – фосфаты щелочей и NH4, одно- и двузамещенные фосфаты Са и Mg, Mg3(PО4)2, часть Са3(РО4)2. II группа – ближайший резерв фосфора для питания растений – это Са3(РО4)2, часть фосфора фосфорита и апатита, часть АlРO4 и часть органических фосфатов; извлекаются раствором уксусной кислоты. III группа в основном представлена труднодоступными фосфатами железа и алюминия, фосфорита, апатита и фитина. IV группа – это фосфаты органического вещества почвы; непосредственно растениям недоступны. V группа – фосфаты невыветрившихся минералов;
непосредственно растениям недоступны. Их количество зависит от типа почв, минералогического и гранулометрического составов, содержания гумуса, изменяется по генетическим горизонтам и в динамике. Часть фосфора содержится в твердой фазе почв в адсорбированном состоянии, в почвенных растворах (0,1-0,3 мг/л) в виде фосфат-ионов (в основном Н2РO4), которые входят в состав групп фосфатов, наиболее доступных растениям.
КАЛИЙ В ПОЧВАХ. Валового калия (К2О) в почвах больше, чем азота и фосфора, вместе взятых, – 1,5-2,5 % (30-50 т/га в пахотном слое), что зависит от минералогического, гранулометрического составов и содержания гумуса. Основное количество калия находится в труднодоступных для питания растения формах. Главным источником усвояемого калия служат обменно-поглощенные и водораствори-мосолевые его формы. Обменный калий составляет 0,51,5 % валового. В почвенных растворах Нечерноземной зоны России содержится 30-40 мг/л калия (К2О). Количество обменного калия изменяется по генетическим горизонтам почв. Этой группировкой, так же как и по подвижному фосфору, пользуются для характеристики почвенных условий питания растений калием, для расчетов доз калийных удобрений и составления картограмм. Растения усваивают 10- 20 % калия отчего обменных форм.
35. Круговорот фосфора в природе. Роль фосфора в плодородии почв. Образование данных осадков с содержанием фосфора в водоемах и их экологическая роль.
Круговорот фосфора в природе
Фосфор содержится в горных породах, образовавшихся в прошлые геологические эпохи. В биогеохимический круговорот он может попасть в случае подъема этих пород из глубины земной коры на поверхность суши, в зону выветривания. Эрозионными процессами он выносится в море в виде широкоизвестного минерала – апатита.
Общий круговорот фосфора можно разделить на две части – водную и наземную.
В водных экосистемах он усваивается фитопланктоном и передается по трофической цепи вплоть до консументов третьего порядка – морских птиц. Их экскременты снова попадают в море и вступают в круговорот, либо накапливаются на берегу и смываются в море. Из отмирающих морских животных, фосфор снова попадает в море и в круговорот, но часть скелетов рыб достигает больших глубин и заключенный в них фосфор снова попадает в осадочные породы.
Важный элемент питания растений — фосфор. Почвы нашей зоны бедны этим элементом. Но даже имеющиеся в почве запасы фосфора непостоянны. Во время вегетации часть легкорастворимого фосфора почвы усваивается растениями и впоследствии «уходит» с урожаем. Часть фосфатов высвобождается из запасов почвы (из гумуса), однако поступает их меньше, чем выносится. В результате на неудобренной почве, и без того с низким содержанием фосфора, запасы его снижаются. Поэтому для получения хороших урожаев внесение фосфорных минеральных удобрений крайне необходимо.
Растения нуждаются в фосфоре на всех этапах своей жизни. Но особенно он необходим рано весной (первый период), так как играет определяющую роль в корнеобразовании и во время цветения и формирования урожая (второй период).
Отличительной особенностью фосфорных удобрений является их слабая «подвижность» в почве. Они способны «передвигаться» не более чем на 3-5 см. При внесении фосфорные удобрения поглощаются и закрепляются почвой, практически из неё не вымываясь. Из-за малой подвижности фосфорных удобрений в почве основную их часть предпочтительно вносить в виде
основного удобрения при подготовке участков осенью под посадки либо рано весной при глубокой перекопке почвы.
Фосфор - важнейший биогенный элемент, чаще всего лимитирующий развитие продуктивности водоемов. Поэтому поступление избытка соединений фосфора с водосбора (в виде минеральных удобрений с поверхностным стоком с полей (с гектара орошаемых земель выносится 0,4-0,6 кг фосфора), со стоками с ферм (0,01-0,05 кг/сут. на одно животное), с неочищенными или неочищенными бытовыми сточными водами (0,003-0,006 кг/сут. на одного жителя), а также с некоторыми производственными отходами приводит к резкому неконтролируемому приросту растительной биомассы водного объекта (это особенно характерно для непроточных и малопроточных водоемов). Происходит так называемое изменение трофического статуса водоема, сопровождающееся перестройкой всего водного сообщества и ведущее к преобладанию гнилостных процессов (и, соответственно, возрастанию мутности, солености, концентрации бактерий) [35]. Один из вероятных аспектов процесса эвтрофикации - рост сине- зеленых водорослей (цианобактерий), многие из которых токсичны. Выделяемые этими организмами вещества относятся к группе фосфор- и серосодержащих органических соединений (нервно-паралитических ядов). Действие токсинов сине-зеленых водорослей может проявляться в возникновении дерматозов, желудочно-кишечных заболеваний; в особенно тяжелых случаях - при попадании большой массы водорослей внутрь организма может развиваться паралич. В соответствии с требованиями глобальной системы мониторинга состояния окружающей среды (ГСМОС/GEMS) в программы обязательных наблюдений за составом природных вод включено определение содержания общего фосфора (растворенного и взвешенного, в виде органических и минеральных соединений). Фосфор является важнейшим показателем трофического статуса природных водоемов.
36. Геосфера Земли. Биосфера её состав и значение. Понятие живого и биогенного вещества.
Геосфе́ра— сферические оболочки (сплошные и прерывистые) формирующие планету Земля.
Геосферы последовательно чередуются, расходясь от центра Земли, пересекаются (проникают друг в друга) в пространстве и времени (переход из одной геосферы в другую), но сохраняют самостоятельность в своём образовании и функционировании. Геосферы связаны друг с другом и образуют стабильную динамическую систему.
Биосфера — оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими. Структура биосферы:
▪ Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, физико- химически едина, вне зависимости от их систематической принадлежности. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4...3,6·1012 т (в сухом весе) и составляет менее одной миллионной части всей биосферы (ок. 3·1018 т), которая, в свою очередь, представляет собой менее одной тысячной массы Земли.
▪ Биогенное вещество — вещество, создаваемое и перерабатываемое живым организмом. Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля, нефти, карбонатных пород и т. д.