Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Осадки и кислотность почв




От степени кислотности почвы зависит количество доступных растениям органических и неорганических веществ и т.е. ее плодородие. Основные составляющие почв при окислении ионами Н+ вступая в реакцию задерживает на определенное время закисление почв. По аналогии с буферными растворами в почве выделяют 5 буферных зон различной емкости:

1) Угольно-кислотная (карбонатная) поддерживает рН интервале 8,6³ рН³ 6,2. Ионы Н+ поглощается при растворении карбонатов кальция. Емкость определяется количеством карбоната кальция. При избытке SO2 2- существует угроза дефицита кальция из-за связывания СаSO4. Корни растений перестают расти, утолщаются и становятся осклизлыми.

2)Угольно-кислотная силикатная поддерживает рН в интервале от 6,2> рН ³5. Свободные Н+ поглощается при выщелачивании силикатов. Для большинства растений оптимальна 5£ рН £7,2 поэтому максимальная продуктивность почвы достигается в этой зоне. Большинство растений и водорослей процветает в нейтральной среде. От рН существенно зависит состав микрофлоры почвы, так понижение с 6,2 до 5 примерно в 3 раза падает количество бактерий (с 15´106 до 5´106 на грамм), зато в 5 раз растет количество грибов с 4 до 20´104 на грамм. Емкость этой буферной зоны зависит от типа и количества исходных силикатов.

3) Катионно-обменная поддерживает рН в интервале от 5 >рН³ 4,2. Н+ поглощается при выщелачивании AlOOH из силикатов, с последующей полимеризацией алюминийгидроксикатионов. Последние замещают Са2+ и Мg2+ на поверхности катионно-обменных коллоидов. В этой зоне периодическое высвобождение из почвы растворимой (подвижной) формы алюминия приводит к угнетанию некоторых компонент экосистемы в частности клеточное деление в корнях растений (токсичность снижается при избытке фосфора). При прекращении действия кислот рН возращается на уровень 5,0 и токсическое действие прекращается. В кислой среде снижается скорость разложения органики и продуктивность азотфиксирующих бактерий. Азотобактёр погибает при рН<5,0. Емкость зоны зависит от наличия выветриваемых силикатов.

4) Алюминиевая поддерживает рН в интервале 4,2>pH³ 3. Н+ поглощается при образовании Аl3+ из полимерных алюмосодержащих веществ. Т.к. алюминий распространен в почвах, то емкость зоны высока (исключение кварцевые пески), но экосистемы постоянно подвержены отравлению Аl3+, подавляющего клеточное деление в корне, нарушая использования кальция, магния, фосфора и воды что ведет к исчезновению отдельных видов растений и снижению её продуктивности.

5)Железная буферная зона, 3>pH³2,5, ионы поглощаются при образовании ионов железа из окислов. Почва практически бесплодна. Выживают лишь растения, которые слабо зависят от корневого питания.

Степень подверженности закислению зависит как от емкости буферных зон в почве, так и от скорости поступления Н+, если последняя выше буферной скорости (скорости нейтрализации) происходит сдвиг процессов в более нижнюю по рН буферную зону. Особенно критические почвы, те рН которых находится на границе буферных зон. При повышение кислотности кроме того изменяется и физическая структура почв, снижается грануляция и она уплотняется, при малых рН похожа на плотную глину.

Поскольку составы почв различны, часто имея зональный характер, то различные регионы по разному реагирует на кислые осадки. Например черноземы имеют глубокий гумусо-аккумулятивный А слой (0-60 см), отделенный небольшой прослойкой АВ от иллювиального слоя В (горизонт вмывания 80-120 см, где скапливается карбонаты кальция и лежат на материнской породе С содержащей СаСО3. Черноземы имеют рН=6-7 и следовательно сильно устойчивы к закислению. Более того солончаки, образующиеся на черноземах или каштановых почвах (Предкавказье, Прикаспий, крайний юг Урала) при сильном испарении осадков, вследствии высокой буферности СаСО3 и NаСО3 имеют высокую щелочность. Выпадение кислотных осадков может производить здесь положительный эффект. В дополнении к тому, что легко растворяемые соли повышают осмотическое давление почвенного раствора в растениях, наблюдается токсическое действие избытка катионов. Типичной для умеренных широт России является дерново-подзолистая почва, возникающая при большом количестве осадков и относительно холодном климате. Этот малоплодородный тип почв с рН=4-5 простирается вдоль гребня осадков, проходящего от верховья Северной Двины, Печоры, Камы, смещаясь в более высокие широты в Зауралье и резко направляясь на юг к верховьям Енисея. В дерново-подзолистых почвах обычно тонкий слой А (5 см), почти сразу переходит в белесый с пластинчатой структурой элювиальный слой Е (горизонт вымывания глубиной от 10 до 30 см). Этот слой беден микроэлементами основной группы и может представлять практически чистый кремнезем или каолин. На глубине 70-80 см в таких почвах обычно обнаруживается ярко окрашенный слой В вмывания (часто красный из-за избытка окислов железа выносимых из горизонта Е). Степень подверженности закислению подзолов высокая и как правило растет с юга на север. Лесные подзолы северной Европы наиболее кислые и выщелачивание здесь очень сильное. В этих подзолах наблюдается заметное снижение Са, Мg при рН осадков около 4. Среднеевропейские и восточноевропейские известковые подзолисто-бурые почвы могут противостоять осадкам до рН=3.

Среди массы факторов негативно влияющих на продуктивность наземных растений при закислении почв основная роль отводится повышению концентрации ионов высокотоксичных Al, Mn и Fe. Токсичность алюминия резко снижается при избытке фосфора который фиксирует его в малодоступной форме, т.е. в органических почвах или при добавке удобрений. Действие последних двух ионов (как и Со, Zn, Мn в меньшей мере К и Мg) которые усиленно поглощаются растениями лишь при переходе их в растворы, может скомпенсировано простым повышением рН. Поэтому роль кальция в поддержании физических, химических и микробиологических почве так велика, что потребность в нем в кислых почвах существенно больше, чем физиологическая потребность растений, которая также возрастает с ростом кислотности. Для целей повышения рН применяется известкование почв. Здесь следует отметить, что эффективность известкования, определяется стоимостью 1 тонны карбоната кальция на % повышения продуктивности. Опытно установлено, что небольшие добавки (до 5 тонн СаСО3 на гектар) при начальном рН=4 дают повышение урожайности примерно 4% на 1 тонну извести. В диапазоне рН до»5, 1 тонна извести на гектар дает прирост приблизительно 2 центнера зерновых культур, 3 центнера многолетних трав, до 20 центнера свеклы и капусты. При дальнейшем известковании его эффективность резко снижается и при 10 т/га или рН=6 выигрыш в продуктивности равен 0.

В отношении рН атмосферных выпадений, можно ввести шкалу избытка выпадающих с осадками ионов H+ на 1 гектар, и дающих обратное известкованию действие, при условии, что буферность почвы при данном рН уже исчерпана. Таким образом зная количество выпадающей серной кислоты и азотной кислот, можно оценить рН осадков, определить необходимость в известковании для избежания потерь в урожае, т.е. оценить как экологические последствия увеличения кислотности осадков, так и экономический ущерб от антропогенных выбросов.

9.8. Закисление водоёмов.

Кроме почв важным аспектом, выпадения кислотных выпадений является закисление водоёмов. Попадая в водоёмы такие осадки вызывают изменение рН среды, гидрохимический режим водоёма, токсическое действие на биоту. Последнее связано не только самим рН, но и повышение количества токсических веществ например алюминия. Наибольшему закислению подвержены озера в районах, где преобладают изверженные (магматические) породы –граниты гнейсы, гнейсы и базальты и как следствие почвенный покров по площади водосбора тонок. Изверженные породы более химически стойки, чем осадочные и мало влияют на химический сток водосбора, следствием этого и малая минерализация таких озер. Например в южной части Норвегии, где преобладают именно такие условия мониторинг вод 87 озер показал существенное увеличение озер с рН <5 и уменьшение озер с нейтральной средой за 40 лет. Это очевидно свидетельствует о прохождении водами озер угольно-кислотного карбонатного буфера озерами, а некоторыми и силикатного. В таком же состоянии находятся водоемы Кольского полуострова и части Западной Сибири. В сфагновых болотах рН=3,4 при отсутствии карбонатов и наличии серной кислоты.

 

Таблица 7. Распределения рН озерной воды на юге Норвегии.

рН годы 4-4,5 4,5-5 5-5,5 5,5-6 6-6,5 6,5-7 7-7,5 7,5-8 8-8,5
1923-1949                  
1969-1972                  

 

В отличии от изверженных, осадочные породы обладают высокой выщелачиваемостью. В районах преобладания кальцированных минералов (известняков и доломитов) в породах ложа озера, закисления вод не происходит. В природных водах пока в воде есть карбонаты и есть контакт с СО2 из атмосферы, создается буферная карбонатная зона. В воде идут известные вам реакции СО2 воздуха«СО2 воды«Н2СО3«Са(НСО3)2 «растворенный СаСО3 «связанный в осадке СаСО3. Распространено мнение о том, что кислоты поступающие в озеро при таянии или с осадками нейтрализуются либо в самом озере, либо ещё в водотоках, частично это подтверждается и данными выборочных химических анализов. В определенном смысле в устойчивости озера к действию кислот играют роль и другие аспекты, например при прочих равных условиях при понижении рН, в водах богатых гумусом, из-за связывания алюминия, животные выживают дольше, чем в светлых озерах.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 623; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.014 сек.