Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию - Фелленберг Г.
ISBN 5-03-002857-9
Скачать (прямая ссылка):
140
4. Загрязнение почвы
4.4. Антропогенные загрязнения
4.4.1. Кислотные загрязнение и их химические последствия
для почвы
Наряду с закислением почв в результате образования сырого гумуса большой ущерб почвам наносят антропогенные кислотные загрязнения. В течение десятилетий кислотные загрязнения действуют на буферную емкость почвы. В отношении многих почв отмечается вымывание ионов, важных для питания растений. Попадающие в почву протоны замещают катионы, сорбционно связанные с коллоидными частицами почвы, ив результате эти катионы мигрируют в глубинные слои, становясь недосягаемыми для корней деревьев (рис. 4.1). Поэтому, даже если pH почвы остается постоянным, плодородие почвы падает. Продолжающееся закис-ление почвы можно определить, например, по понижению концентрации ионов Fe2+ и Mg2+.
В ходе закисления не все почвы одинаково выделяют токсичные ионы Al3 +, так как не все почвы содержат одинаковое количество
Рис. 4.1. Ионный обмен на коллоидных частицах почвы, а — катионы, адсорбированные на коллоидных частицах почвы, вытесняются избытком ионов U + ; б — анионы раствора адсорбируются на содержащих железо коллоидных частицах почвы; а — связывание фосфат-ионов железосодержащими коллоидными частицами почвы.
4,4. Антропогенные загрязнения
141
минералов, содержащих алюминий. Это связано также с различным значением pH у различных почв. Болотные почвы имеют оптимальный pH 4,0-4,5, песчаные — 4,5-5,0, глинистые — около 7,0. 4
Независимо от выделения ионов Al3 + и других катионов, в том числе и тяжелых металлов, изменение pH почвы может сказываться на ее свойствах и иным образом. Например, снижение pH препятствует развитию микроорганизмов так же, как это происходит в несозревших гумусовых почвах. К подобным организмам относятся, в частности, грибы Mykorrhiza, которые способствуют усвоению минеральных веществ корнями растений. Ощутимым результатом разрушения микроорганизмов в почве является нарушение ее нормального дыхания. Низкие значения pH способствуют присоединению анионов к железосодержащим коллоидным частицам в почве (рис. 4.1), так как протоны сообщают комплексам положительный заряд. У фосфатов возможен обмен их кислотных остатков с ОН-группами на поверхности коллоидных частиц, при этом фосфатные остатки связываются и дальнейшее усвоение фосфора растениями становится невозможным.
Все изменения состава почвы, связанные с увеличением ее кислотности, подавляют рост растений. Этот эффект характерен не только для лесных пород, он проявляется также и у культурных растений. Опыт показал, что кислотные осадки с pH 3,3 снизили образование стручков бобовых растений на 7%.
4.4.2. Влияние тяжелых металлов на развитие растений
Тяжелые металлы антропогенного происхождения попадают из воздуха в почву в виде твердых или жидких осадков. Лесные массивы с их развитой контактирующей поверхностью особенно интенсивно задерживают тяжелые металлы, при этом в первую очередь деревья удерживают самые мелкие частицы.
В общем, опасность загрязнения тяжелыми металлами из воздуха существует в равной степени для любых почв. В отдельных случаях удалось получить данные о накоплении того или иного металла, особенно при наличии предварительных сведений о поступлении тяжелых металлов в почву и выводе их из нее.
У свинца четко выражена тенденция к накоплению в почве, так как его ионы малоподвижны даже при низких значениях pH. Для различных видов почв скорость вымывания свинца колебалась от
142
4. Загрязнение почвы
4 г до 30 г на гектар в год. В то же время за несколько лет измерений количество внесенного свинца составляло 40—532 г/га в год. При сравнении отложений свинца в лесном гумусе с расположенным ниже слоем минеральной почвы (измерения в Золлинге) соотношение оказалось равным 5 : 1. В почвах, богатых фосфатами, свинец может отлагаться в виде малорастворимых фосфатов свинца [РЬз(РОч)г, Pb4O(PO4^ РЬ$(Р04)зОН], в известняковых почвах — в виде карбоната (PbCO3), при условиях, благоприятствующих восстановлению, — в виде PbS из PbSO4.
После постепенно проводимой с 1985 года замены моторного топлива, содержащего тетраэтилсвинец (ТЭС), топливом без свинца поступление последнего в почву резко снизилось, таким образом, в будущем этот источник загрязнений в значительной степени будет ликвидирован. Большие загрязнения почвы свинцом можно обнаружить вблизи предприятий, где возможны выбросы этого элемента в атмосферу, а также вблизи установок по сжиганию отходов, где отсутствует достаточная очистка отходящих газов. Растения более устойчивы по отношению к свинцу, чем люди и животные, поэтому необходимо тщательно следить за содержанием свинца в продуктах питания растительного происхождения и в фураже. Так, например, в одной из областей, сильно загрязненных свинцом, содержание его в сене составляло 6700 мг на кг сухого вещества. У животных на пастбищах первые признаки отравления наблюдаются при суточной дозе около 50 мг Pb на кг сухого сена. Для людей предельно допустимая концентрация (ПДК), например, при употреблении салата составляет 7,5 мг Pb на кг листьев.
