ВЛИЯНИЕ КИСЛОТНЫХ ОСАДКОВ НА ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ПОЧВЕННОМ ПОКРОВЕ
advertisement
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования ВЛИЯНИЕ КИСЛОТНЫХ ОСАДКОВ НА ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ПОЧВЕННОМ ПОКРОВЕ Курсовая работа Студентки 3 курса 5 группы очной формы обучения ___________ Научный руководитель: ____________ Ростов-на-Дону 2015 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение ................................................................................................................... 3 1 Основные кислотообразующие вещества и процессы их выведения из атмосферы ................................................................................................................ 4 1.1 Общие сведения о кислотном осаждении ................................................... 4 1.2 Кислотообразующие вещества и их источники .......................................... 4 1.3 Процессы поступления кислотообразующих веществ в почву ................ 6 1.3.1 Сухое поглощение соединений серы и азота подстилающей поверхностью .................................................................................................... 6 1.3.2 Вымывание соединений серы и азота .................................................... 7 2 Влияние кислотных осадков на состав почвы и на растения .......................... 9 2.1 Влияние осадков непосредственно на геохимический состав почвы ...... 9 2.2 Опосредованное влияние кислотных осадков через почву на растения 12 3 Способы борьбы с кислотными дождями........................................................ 14 3.1 Снижение кислотности осадков ................................................................. 14 3.2 Мероприятия по снижению кислотности почв ......................................... 17 Заключение ............................................................................................................ 19 Список использованной литературы ................................................................... 20 2 ВВЕДЕНИЕ В настоящее время все большую актуальность имеют вопросы загрязнения атмосферы и, как следствие, образование кислотных осадков. Они влияют на все компоненты как окружающей природной среды, так и на техногенные сооружения. Большую роль играет загрязнение кислотными осадками почв, так как оно имеет как прямое влияние на химический состав почвы, так и косвенное влияние через почву на живые организмы (наземные растения и животные, обитающие непосредственно в почве). Почва обладает способностью к выравниванию кислотности среды, т.е. до определенной степени она сопротивляется усилению кислотности. попавшие в почву кислоты нейтрализуются, что ведет к сохранению существенного закисления. Однако наряду с естественными процессами на почвы воздействуют антропогенные факторы. Химическая стабильность, способность к выравниваию, склонность почв к закислению изменчивы и зависят от качества подпочвенных пород, генетического типа почвы, способа ее обработки, а также от наличия поблизости значительного источника загрязнений. Кроме того, способность почвы сопротивляться влиянию кислотности зависит от химических и физических свойств подстилающих слоев. Цель данной курсовой работы – дать полную характеристику влияния кислотных осадков на геохимические процессы в почве. Задачи: 1. Изучить процесс формирования кислотных осадков; 2. Указать способы попадания кислотных осадков в почву; 3. Охарактеризовать процесс закисления почвы осадками; 4. Рассмотреть влияние закисления на растительный мир; 5. Изучить методы снижения кислотности осадков; 6. Описать мероприятия по борьбе с закислением почв. 3 1 ОСНОВНЫЕ КИСЛОТООБРАЗУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА И ПРОЦЕССЫ ИХ ВЫВЕДЕНИЯ ИЗ АТМОСФЕРЫ 1.1 Общие сведения о кислотном осаждении Кислотность той или иной среды обусловлена наличием свободных ионов Н+. Их концентрацию принято обозначать символом рН, представляющим собой отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода в размерности моль/л. Воздействие свободных ионов водорода проявляется лишь в прямом контакте с элементами подстилающей поверхности – растительностью, почвами, поверхностными водами, материалами конструкций и т.д. При этом не важно, поступил ли свободный ион водорода на подстилающую поверхность в составе гидрометеоров или образовался непосредственно на поверхности контакта в результате взаимодействия каких-либо компонентов атмосферы с подстилающей поверхностью. Исходя из этого, кислотным осаждением или поглощением следует называть любой процесс переноса вещества из атмосферы на подстилающую поверхность, приводящий к появлению на последней свободных ионов водорода (дождь, снег, сухое осаждение аэрозольных частиц, поглощение газов подстилающей поверхностью). 1.2 Кислотообразующие вещества и их источники Принято считать, что незагрязненные атмосферные осадки имеют значение рН = 5,6. В естественных условиях они содержат различные примеси, влияющие на значение рН. Количество и состав примесей зависят от характеристик района, где формируются облачные системы и выпадают осадки. В кислотность осадков основной вклад вносят такие кислотообразующие вещества как сероводород, диоксид серы, оксиды азота, соляная и азотная кислоты, органические кислоты. Начало атмосферных ощутимого осадков влияния человека связывают с 4 на химический индустриализацией состав общества, продолжавшейся последние 100-150 лет. С промышленными выбросами в атмосферу поступает большое количество веществ, приводящих к образованию кислот, например серная, соляная, фтористоводородная. В извлекаемых из недр Земли рудах и топливе содержится значительное количество серы, которая в процессе переработки или сжигания окисляется и поступает в атмосферу в основном в виде диоксида серы. Оксиды азота поступают в атмосферу как в результате сжигания азотсодержащего топлива, так и при высокотемпературном окислении азота воздуха в пламени. Основным источником поступления диоксида серы в атмосферу является производство тепла и электроэнергии, а оксидов азота – транспорт. Эмиссия значительного количества соединений серы и азота существенно повышает их концентрацию как непосредственно вблизи источников выбросов, так и окружающих источники районах. Так, в урбанизированной зоне содержание соединений серы и азота в атмосферном воздухе практически полностью обусловлено антропогенной эмиссией, в индустриально-региональной зоне антропогенный фактор существенно превышает вклад природных источников, а в геохимически чистой – определяющим фактором становится природный. Характерные расстояния от источника выбросов составляют 0-50 км для урбанизированной зоны, 50-500 км – для геохимически чистой зоны. Концентрация кислотообразующих веществ в атмосфере урбанизированных зон на 1-2 порядка выше, чем в геохимически чистых зонах; повышенные концентрации наблюдаются даже на расстоянии нескольких сотен километров от источника. Соответственно такой же пространственный масштаб будут иметь эффекты закисления осадков и поступления повышенного количества кислоты на подстилающую поверхность. 5 1.3 Процессы поступления кислотообразующих веществ в почву 1.3.1 Сухое поглощение соединений серы и азота подстилающей поверхностью Поскольку при поглощении почвой соединений азота и серы непосредственно на поверхности раздела фаз происходят адсорбция и хемосорбция, скорость процесса во многом определяется как физикохимическими свойствами поглощающей поверхности, так и свойствами поглощаемых газов и частиц. Химически активная природа оксидов серы и азота делает сухое поглощение важным механизмом выведения соединений серы и азота из атмосферы. Исключение здесь составляет оксид азота, который практически не поглощается природными поверхностями. Процесс сухого поглощения начинается с перемещения вещества из атмосферы к границе тонкого слоя воздуха, контактирующего с поверхностью, где перемещение воздуха носит ламинарный характер и линии тока воздуха практически параллельны поверхности. При непосредственном контакте молекул или частиц с поверхностью возможен либо их захват, либо возврат в атмосферу. Механизмы переноса через ламинарный слой для молекул и частиц резко отличаются друг от друга. Для молекул скорость перемещения через этот слой в первую очередь определяется скоростью молекулярной диффузии. Частицы преодолевают слой за счет броуновской диффузии. Другой механизм для частиц – инерционный пролет и соударение с поверхностью. Однако этот механизм начинает играть роль лишь случае достаточно крупных частиц, обладающих большой массой. Серо- и азотсодержащие частицы слишком велики для переноса за счет броуновской диффузии и слишком малы для инерционного пролета, поэтому для них скорость сухого поглощения определяется сопротивлением ламинарного слоя. 6 1.3.2 Вымывание соединений серы и азота Наблюдение за химическим составом осадков проводится специалистами самых различных дисциплин более 100 лет. Ошибочным является мнение, что осадки служат лишь средством доставки веществ из атмосферы; так как соединения серы и азота вовлечены в процессы образования облачных капель и ледяных кристаллов. Обмен соединениями серы и азота между жидкой и газовой фазами продолжается на протяжении всего времени существования капли в атмосфере, и на разных стадиях жизни капли действуют различные процессы обмена. Процесс вымывания принято условно разделять на две стадии. На первой стадии вымываемое вещество либо участвует в образовании облачной капли, служа ядром конденсации, либо захватывается каплями облака на том этапе их развития, когда они еще не превратились в падающие дождевые капли. Эта стадия определяется как внутриоблачное вымывание. На второй стадии вещество захватывается падающей каплей дождя на всем пути полета до контакта с подстилающей поверхностью. Вторая стадия называется подоблачным вымыванием. Большая часть физических процессов переноса вещества в каплю действует на обеих стадиях в течение всего времени жизни капли, но интенсивность их может быть разной. Существует пять механизмов попадения частицы или молекулы газа в каплю: 1) Диффузорез; 2) Броуновская диффузия; 3) Соударение и захват; 4) Растворение газа; 5) Образование капель на ядрах конденсации. В таблице обобщены оценки относительных вкладов этих механизмов в вымывание соединений серы и азота облачными и дождевыми каплями. 7 Относительный вклад (%) отдельных механизмов в вымывание серы и азота облачными и дождевыми каплями Механизм вымывания Сера Азот Диффузорез 2,5 2,5 Броуновская диффузия 2,5 2,5 Инерционное соударение и захват 10 10 Растворение газов 20 15-25 Образование капель на облачных ядрах конденсации 65 60-70 Из этой таблицы следует, что принципиальной разницы между эффективностью вымывания различными механизмами нет и в целом эффеквность их вымывания серы и азота можно принять одинаковой. Данная таблица отражает усредненные условия для крупного региона. Но вблизи источников выброса, где сера и азот представлены в основном их газообразными оксидами, а не частицами, вклад растворения газов может быть существенно выше. На больших расстояниях ситуация меняется в пользу вымывания за счет облачных ядер конденсации, вклад которых в вымывание может достигать 80%. 8 2 ВЛИЯНИЕ КИСЛОТНЫХ ОСАДКОВ НА СОСТАВ ПОЧВЫ И НА РАСТЕНИЯ 2.1 Влияние осадков непосредственно на геохимический состав почвы По своему химическому составу, в том числе по показателю рН почвы могут резко отличаться друг от друга. Оптимальный диапазон рН почв для жизнедеятельности большинства растений находится в пределах 5-7. Изменения рН внутри этого диапазона не вызывают какого-либо заметного снижения плодородности почв. Однако падение рН ниже 5 приводит к значительному изменению свойств почв и прогрессирующему уменьшению их плодородия. При рН=3 почвы становятся практически бесплодными. Следовательно, в наибольшей степени закислению подвержены почвы, имеющие начальную кислую реакцию. К таким почвам относятся широко распространенные кислые подзолы с рН=4-5. Почвы представляют собой сложные физико-химические системы, обладающие высокой буферной способностью. Выпадающие с осадками или образующиеся на поверхности свободные ионы водорода более или менее полно поглощаются при реакциях с компонентами почвы. Можно выделить пять характерных для почв важнейших буферных зон, в пределах которых происходит нейтрализация свободных ионов водорода. 1. Угольно-кислотная (карбонатная) буферная зона 6,2≤рН≤8,6. Свободные ионы водорода в этом случае поглощаются при растворении карбоната кальция. Буферная емкость определяется количеством карбоната кальция в почве. 2. Угольно-кислотная (силикатная) буферная зона 5,0≤рН<6,2. Свободные ионы водорода поглощаются при выщелачивание силикатов. Буферная емкость зависит от типа и количества исходных силикатов. 3. Катионно-обменная буферная зона, 4,2≤рН<5,0. Свободные ионы водорода поглощаются за счет выщелачивания Al(OH)3 из силикатов с образованием полимерных алюминийгидроксикатионов. 9 Последние замещают ионы кальция и магния на поверхности катионнообменных коллоидов. Буферная емкость зависит от наличия выветриваемых силикатов. 4. Алюминиевая буферная зона, 3,0≤рН<4,2. Свободные ионы водорода поглощаются при образовании ионов Al3+ из полимерных алюминийсодержащих веществ. Буферная емкость определяется наличием алюминия в почве. Как правило, она высока для всех типов почв, за исключением почв с высоким содержанием кварцевого песка. 5. Железная буферная зона, 2,5≤рН<3,0. Свободные ионы водорода поглощаются при образовании ионов железа из окислов железа. Многие почвы отличаются высоким содержанием окислов железа, поэтому буферная емкость достаточно велика. Максимальная продуктивность почвы достигается в угольно-кислотной (силикатной) буферной зоне. В катионно-обменной зоне компоненты экосистемы могут периодически (при поступлении из атмосферы кислот) страдать от воздействия токсичного алюминия в форме подвижных ионов. При прекращении поступления кислот система выходит на уровень рН=5,0 и токсичное действие прекращается. В алюминиевой буферной зоне экосистемы постоянно подвержены токсическому действию подвижных ионов алюминия, что ведет к исчезновению отдельных видов и снижению продуктивности экосистемы в целом. В железной буферной зоне выживают только те растения, которые слабо зависят от питания за счет корневой системы. Экосистемы сохраняют равновесие до тех пор, пока образующиеся или поступающие в почву свободные ионы водорода могут быть нейтрализованы. Если скорость их образования или поступления превышает скорость нейтрализации, происходит сдвиг из одной буферной зоны в другую с более низким диапазоном рН. При этом нарушаются условия обитания экосистемы и снижается ее продуктивность. Если почва находится на грани равенства скоростей, добавление даже небольших порций кислоты может вызвать резкий сдвиг всей системы в соседнюю буферную зону. 10 От степени кислотности почвы в значительной мере зависит количество доступных питательных веществ и, следовательно, ее плодородие. Было найдено, что при закислении в почве уменьшается количество таких питательных веществ, как кальций, магний, марганец. В подзолах заметное снижение содержания этих элементов наблюдается при рН атмосферных осадков около 4, а в известковых подзолистобурых почвах — при рН осадков, равном 3,0 и менее. Закисление почвы снижает скорость разложения органических веществ, поскольку большинство бактерий, грибов и водорослей процветают в нейтральной среде. Это снижает интенсивность круговорота органических веществ в системе почва – растение. Кроме того, в кислой среде снижается продуктивность азотфиксирующих бактерий. Типичный представитель аэробных бактерий – азотобактер – полностью погибает при рН<5,0. Это приводит к ограничению поступления связанного азота в организм растения и снижению скорости его роста. Кроме того, отметим, что при повышении кислотности почв изменяется ее физическая структура. В частности, снижается грануляция, отдельные комочки слипаются, почва уплотняется и становится похожей на плотную глину. Воздухопроницаемость почвы при этом резко падает, что негативно сказывается на жизнедеятельности корневой системы. Важным обстоятельством воздействия кислотных осадков на почвы является то, что эффекты могут проявляться спустя длительное время после прекращения выпадения кислотных осадков. Для восстановления физикохимических свойств почвы требуются многие годы. В ряде случаев на закисленной почве может сложиться принципиально отличная от прежней экосистема, которая будет поддерживать свойственные ей физико- химические параметры почвы. Таким образом, в этом случае можно говорить о наличии необратимых изменений в окружающей природной среде региона. 11 2.2 Опосредованное влияние кислотных осадков через почву на растения Закисление почвы приводит к изменению ее физико-химических свойств и к нарушениям функциональных и структурных характеристик биоты. Характер этих изменений связан с составом почвы. Так, при недостатке серы в почве и подкормке азотом внесение дополнительного количества серы в виде сульфата в кислотном дожде приведет к увеличению урожайности растений. Выпадение кислотных осадков на почвы с высоким содержанием карбонатов также может дать положительный эффект. Наибольшей опасности закисления осадками подвергаются кислые, подзолистые почвы: в этом случае наземным экосистемам наносится серьезный ущерб; это имеет место и для лесных экосистем, и для травянистых сообществ, и для промышленных культур. Кислотность почвы влияет на бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли; причем грибы, как правило, иначе реагируют на снижение рН почвы, чем остальные группы почвенной микрофлоры. Влияние закисления почвы на растения связано с тем, что ион водорода задерживает поступление азота и минеральных элементов, подавляет процессы синтеза в корнях и надземных органах, нарушает углеводнобелковый обмен, тормозит рост корня. У растений, особенно у молодых, подкисляется клеточный сок, хотя буферная способность его велика. Показано, что рН почвенного раствора влияет на мембранный потенциал корней и на транспортную систему. Низкий рН изменяет форму анионов почвенного раствора, что влияет на скорость их поглощения растениями. При закислении резко изменяется характер питания растения, так как повышается концентрация различных элементов в почвенном растворе вследствие их перехода из обменной фазы в водорастворимую: возрастает поглощение Мn, Со, Zn, Fe, а также К и Mg, но в значительно меньшей степени; поглощение же Са и Мо снижается. Для растения в условиях кислых почв, содержащих много Al, избыток растворимого Мn весьма вреден, поскольку вызывает дефицит Са и Сu (сумма концентраций катионов в 12 растворе остается постоянной). В этих условиях Р становится мало доступным для корней растения из-за связывания его в труднорастворимую соль. Снижение рН почвенного раствора приводит к высвобождению из почвенного комплекса растворимой формы Al , который подавляет клеточное деление в корне, повреждает ферменты, разлагающие полисахариды, уменьшает клеточное дыхание, нарушает поглощение, транспорт и использование Са, Mg, Р и Н2О. В органических почвах токсический эффект Al при той же кислотности ниже, чем в минеральных из-за образования труднорастворимых органических соединений. Токсичность его снижается при избытке фосфора, который фиксирует алюминий в малодоступной форме в почве и на корнях. При этом в некоторых почвах может возникнуть дефицит Р. При избытке SO42- в почве возникает дефицит доступного Са из-за связывания его в труднорастворимую соль CaSO4. От недостатка кальция прежде всего страдает корневая система: корни перестают расти и развиваться, утолщаются и ослизняются. Роль Са во многих химических и микробиологических процессах, в поддержании структуры почвы настолько велика, что потребность в нем больше физиологически необходимого для растения количества. Как уже говорилось, при закислении почвы (особенно подзолов) в почвенном растворе появляется избыток ионов Al, Fe и Мn; это приводит к связыванию Мо из раствора в труднорастворимое соединение. Кроме того, присутствие большого количества сульфата также уменьшает адсорбцию Мо корнями растения, а дефицит Мо приводит к нарушению процессов азотного и углеводного обмена у растений, к нарушению образования хлорофилла и некоторых витаминов. Недостаточное количество доступного Мо снижает поглощение из почвы Р и Са, понижает устойчивость к заболеваниям. Таким образом, в основном при закислении почв повышение концентрации ионов высокотоксичных Al, Мn и Fe негативно влияет на продуктивность наземных растений. 13 3 СПОСОБЫ БОРЬБЫ С КИСЛОТНЫМИ ДОЖДЯМИ Эту проблему стоит рассматривать с двух сторон. Во-первых, необходимо снижать кислотность осадков, снижая в атмосфере концентрации кислотообразующих веществ. 3.1 Снижение кислотности осадков Международными соглашениями установлены критические нормы выбросов диоксида серы и оксидов азота, ниже которых их воздействие на наиболее чувствительные компоненты экосистем не обнаруживается, а также ряд рекомендаций по осуществлению снижения этих выбросов. Среди эффективных методов борьбы с выбросами окисленной серы в атмосферу через дымовые трубы следует отметить различные газоочистители, такие, как электрические фильтры, вакуумные, воздушные или жидкие фильтры-скрубберы. В последних газообразные продукты сгорания пропускаются через водный раствор извести, в результате образуется нерастворимый сульфат кальция СаSО4. Этот метод позволяет удалить до 95% SО2, но является дорогостоящим (снижение температуры дымовых газов и понижение тяги требует дополнительных затрат энергии на их подогрев; кроме того, возникает проблема утилизации СаSO4) и экономически эффективен лишь при строительстве новых крупных предприятий. Такой же дорогостоящий метод очистки дымовых газов от оксидов азота с помощью изоциановой кислоты НNСО (удаляется до 99% оксидов азота, превращающихся в безвредные азот и воду). Применение высоких дымовых труб. Это один из наиболее спорных способов. Сущность его заключается в следующем. Перемешивание загрязняющих веществ в значительной степени зависит от высоты дымовых труб. Если мы используем низкие трубы (трубы электростанции), то выбрасываемые соединения серы и азота перемешиваются в меньшей степени и быстрее выпадают в осадок, чем при наличии высоких труб. Поэтому в ближайшем окружении (от нескольких километров до нескольких десятков километров) концентрация оксидов серы и азота будет высокой и, 14 естественно, эти соединения будут причинять больше вреда. Если труба высокая, то непосредственные воздействия уменьшаются, но возрастает эффективность перемешивания, что означает большую опасность для отдаленных районов (кислотные дожди) и для всей атмосферы в целом (изменение серы в газах, образующихся во время горения топлива химического состава атмосферы, изменение климата). Таким образом, строительство высоких труб, несмотря на распространенное мнение, не решает проблемы загрязнения воздуха, зато в значительной степени увеличивает "экспорт" кислотных веществ и опасность выпадения кислотных дождей в отдаленных местах. Следовательно, увеличение высоты трубы сопровождается тем, что непосредственные воздействия загрязнений (гибель растений, коррозия зданий и т.п.) уменьшаются, однако косвенные воздействия (влияние на экологию удаленных районов) увеличиваются. Страны, где происходят сильные выбросы загрязнений, переадресовывают в этом случае часть кислотных осадков вместе с их неблагоприятными последствиями в другие страны. Содержание серы в выбросах можно уменьшить, используя уголь с малым содержанием серы, а также путем физической или химической его промывки. Первая позволяет очистить уголь от неорганических примесей серы, таких, как сульфиды металлов. С помощью второй удаляется органическая сера. Однако, физические методы очистки малорентабельны, а применение химических методов очистки из-за ряда технических сложностей эффективно лишь на вновь строящихся электростанциях. Для средних и малых предприятий энергетики используется метод сжигания топлива в кипящем слое, при котором удаляется до 95% диоксида серы и от 50 до 75% оксидов азота. По приближенным оценкам из известных в настоящее время мировых запасов нефти только 20% имеют содержание серы менее 0, 5%. Среднее содержание серы в используемой нефти увеличивается, так как нефть с низким содержанием серы добывается ускоренными темпами. 15 Во время переработки (дистилляции) нефти остаток (мазут) содержит большое количество серы. Удаление серы из мазута — процесс очень сложный, а в результате удается освободиться всего от 1/3 или 2/3 серы. К тому же процесс очистки мазута от серы требует от производителя больших капитальных вложений. Сера в угле находится частично в неорганической, а частично в органической форме. Во время очистки, когда удаляют несгораемые части, удаляется также часть пирита. Однако таким способом даже при самых благоприятных условиях можно освободиться только от 50% общего содержания серы в угле. С помощью химических реакций могут быть удалены как органические, так и неорганические серосодержащие соединения. Но в связи с тем, что процесс идет при высоких температурах и давлениях, этот способ оказался гораздо дороже предыдущего. Таким образом, очистка угля и нефти от серы, представляет собой достаточно сложный и малораспространенный процесс. И затраты на него высокие. Кроме того, даже после очистки энергоносителей в них остается приблизительно половина первичного содержания серы. Поэтому очистка от серы является не самым лучшим решением проблемы кислотных дождей. В зону горения (с перфорированной подстилкой) направляют поток несгораемого вещества, связывающего серу. Всасываемый снизу с большой скоростью воздух измельчает и перемешивает вещество, находящееся в объеме горения. С помощью этого процесса можно не только уменьшить выброс двуокиси серы, но и снизить количество образующегося оксида азота NO, так как при этом снижается температура горения, так как количество оксида азота NO, который образуется при горении: зависит от температуры горения, чем меньше температура горения, тем меньше образуется оксида азота. Количество NO зависит и от времени нахождения топлива в зоне горения и от избытка воздуха. Путем снижение температуры горения можно уменьшить содержание оксидов азота 16 на 50-60%. Таким образом, соответствующим изменением технологии можно сократить количество выбрасываемых загрязняющих веществ. 3.2 Мероприятия по снижению кислотности почв Для уменьшения закисления в почву добавляют щелочные вещества (например, карбонат кальция). Эта операция называется известкованием. Кислые почвы имеют неблагоприятные биологические, физические и химические свойства. При внесении извести нейтрализуются свободные органические и минеральные кислоты в почвенном растворе, а также ионы водорода в почвенном поглощающем комплексе, т. е. устраняется актуальная и обменная кислотность, значительно снижается гидролитическая кислотность, повышается насыщенность почвы основаниями. Устраняя кислотность, известкование оказывает многостороннее положительное действие на свойства почвы, ее плодородие. Замена поглощенного водорода кальцием сопровождается коагуляцией почвенных коллоидов, в результате чего уменьшаются их разрушение и вымывание, улучшаются физические свойства почвы – структурность, водопроницаемость, аэрация. При внесении извести снижается содержание в почве подвижных соединений алюминия и марганца, они переходят в неактивное состояние, поэтому устраняется вредное действие их на растения. В результате снижения кислотности и улучшения физических свойств почвы под влиянием известкования усиливается жизнедеятельность микроорганизмов и мобилизация ими азота, фосфора и других питательных веществ из почвенного органического вещества. В известкованных почвах интенсивнее протекают процессы аммонификации и нитрификации, лучше развиваются азотфиксирующие бактерии (клубеньковые и свободноживущие), обогащающие почву азотом за счет азота воздуха. Известкование способствует переводу труднодоступных растениям фосфатов алюминия и железа в более доступные фосфаты кальция и магния. 17 При известковании калий труднорастворимых минералов интенсивнее переходит в более подвижные соединения, а поглощенный почвой калий вытесняется в раствор. Известкование влияет на подвижность в почве. Наряду с преимуществами известкование имеет ряд недостатков: Происходит грубое нарушение химического и биологического равновесия почв; Не удается устранить все вредные последствия закисления. С помощью известкования нельзя удалять тяжелые металлы. Рассмотренные здесь способы борьбы с закислением почв кислотными осадками имеют одно общее свойство – их использование до сих пор не привело к заметным успехам в предотвращении вредных воздействий, вызываемых кислотными дождями. 18 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Закисление почвы, возникающее вследствие выпадения кислотных дождей, приводит к изменению ее физико-химических свойств. Характер этих изменений зависит от типа почвы. Наибольшей опасности закисления подвергаются кислые, подзолистые почвы. Закисление почвы приводит к резким изменениям почвенной микрофлоры. Снижение рН почвенного раствора и избыток SO42- -иона приводят к изменению химизма почвы, увеличению содержания токсичных веществ и уменьшению доступности целого ряда питательных веществ. Поступающие в почву ионы водорода могут замещаться находящимися в почве катионами, в результате чего происходят либо выщелачивание кальция, магния и калия, либо их седиментация в обезвоженной форме. Далее возрастает также мобильность токсичных тяжелых металлов в почвах с низкими значениями рН. Происходящие в составе почвы изменения могут преобразовать состав микроорганизмов в почве, воздействовать на их активность и тем самым повлиять на процессы разложения и минерализации, а также на связывание азота и внутреннее закисление. В результате гибели наиболее чувствительных к закислению существ (микроорганизмы почвы, грибы, некоторые породы деревьев) в структуре материального и энергетического баланса живых сообществ могут произойти неблагоприятные изменения, и в конечном итоге сам человек также пострадает из-за происходящих при этом необратимых процессов. Изменение продуктивности высших растений под влиянием околофонового загрязнения атмосферы диоксидом серы и соответствующего закисления осадков и почв практически не удается определить полевыми методами. Поэтому для решения этой задачи необходимо привлекать экспериментальные методы и методы математического моделирования. 19 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Израэль Ю.А., Назаров И.М., Прессман А.Я. и др. Кислотные дожди – СПб.: Гидрометиздат, 1998. 2. Ярнатовский А.С., Сальников Л.Ф. Кислотные выпадения. Долговременные тенденции – СПб.: Гидрометиздат, 1999. 3. Перельман А.И. Геохимия ландшафта – М.: Государственное издательство географической литературы, 1998. 4. Заиков Г.Е. Кислотные дожди и окружающая среда – М.: Химия, 1991. 5. Хорват Ласло Кислотный дождь – М.: Стройиздат, 1990. 6. Л.Беттен Погода в нашей жизни – М.: Мир, 1995. 7. Агаджанян Н.А. Человек и биосфера – М.: Знание, 2000. 8. Дрожак Й. Земля, люди, катастрофы – Киев: Высшая школа, 2002. 9. Акимова, Т. А., Кузьмин А. П., Хаскин В. В. Экология. Природа Человек - Техника: Учебник для вузов – М.: Юнити-дана, 2001. 10.Исаев, А. А. Экологическая климатология – М.: Научный мир, 2003. 11.Найдыш, В. М. Концепции современного естествознания: Учебник – М.: Альфа, 2004. 12.Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек: Учеб. Пособие для вузов, средних школ и колледжей. – М.: Фаир-пресс, 2000. 20
