Реферат по биологии
на тему «Некоторые экологические проблемы крупного города (загрязнение городских почв)»
ученика 11 «Б» класса
гимназии №122
Киясова Аркадия
Казань 2004
Серьезной ошибкой является забвение той простой истины, что город должен создаваться для человека.
О самой раковине заботятся больше, чем о живущем в ней организме.
К.Доксиадис, греческий архитектор.
Мегаполисы, крупнейшие города, городские агломерации и урбанизированные районы — это территории глубоко измененной антропогенной деятельностью природы. Выбросы крупных городов изменяют окружающие природные территории. Инженерно-геологические изменения недр, загрязнение почв, воздуха, водных объектов проявляется на расстоянии в 50 раз большем, чем радиус агломерации. Так, атмосферное загрязнение Москвы распространяется на восток (благодаря западному макропереносу) на 70-100 км, тепловое загрязнение и нарушение режима выпадения атмосферных осадков прослеживается на расстоянии 90-100 км, а угнетение лесных массивов — на 30-40 км.
Отдельные ореолы загрязнения вокруг Москвы и других городов и поселков Центрального экономического района слились в единое гигантское пятно площадью 177900 кв.км — от Твери на северо-западе до Нижнего Новгорода на северо-востоке, от южных границ Калужской области на юго-западе до границ Мордовии на юго-востоке. Пятно загрязнения вокруг Екатеринбурга превышает 32,5 тыс.кв.км; вокруг Иркутска — 31 тыс. кв.км.
Чем выше уровень научно-технического прогресса, тем сильнее нагрузка на окружающую среду. Один житель США в среднем потребляет ресурсов в 20-30 раз больше, чем средний гражданин Индии.
Во многих странах площадь урбанизированных земель превышает 10% общей территории. Так, в США она составляет 10,8%, в Германии — 13,5%; в Голландии 15,9%. Использование земель под различные сооружения существенно влияет на биосферные процессы. С урбанизированных территорий поступает в 1,5 раза больше органических веществ, в 2 раза больше соединений азота, в 250 раз больше диоксида серы и в 410 раз больше окиси углерода, чем с сельскохозяйственных районов.
Экологически неблагоприятная обстановка наблюдается во всех городах с населением свыше 1 млн. чел., в 60% городов с населением от 500 тыс. до 1 млн. и в 25% городов с населением от 250 тыс. до 500 тыс. чел. По существующим оценкам, около 1,2 млн. человек в городах России живут в условиях резко выраженного экологического дискомфорта и около 50% городского населения России — в условиях шумового загрязнения.
Одной из актуальнейших проблем урбоэкологии является проблема загрязнения городских почв — урбоземов. На ней я и решил остановиться.
Городские почвы (урбоземы).
Городские почвы отличны от естественных по химизму и водно-физическим свойствам. Они переуплотнены, почвенные горизонты перемешаны и обогащены строительным мусором, бытовыми отходами, из-за чего имеют более высокую щелочность, чем природные их аналоги. Почвенный покров крупных городов отличается также и высокой контрастностью, неоднородностью из-за сложной истории развития города, перемешанности погребенных разновозрастных исторических почв и культурных слоев. Так, в центре Казани почвы формируются на мощном культурном слое — наследии прошлых эпох, а на окраинах, в районах нового строительства, почвообразование развивается на свежих насыпных или перемешанных грунтах.
Естественный почвенный покров на большей части городских территорий уничтожен. Он сохранился лишь островками в городских лесопарках. Городские почвы (урбоземы) различаются по характеру формирования (насыпные, перемешанные), по гумусированности, по степени нарушенности профиля, по количеству и составу включений (бетон, стекло, токсичные отходы) и т.д. Для большинства же городских почв характерно отсутствие генетических горизонтов и наличие различных по окраске и мощности слоев искусственного происхождения. До 30-40% площади жилых застроенных зон занимают запечатанные почвы (экраноземы), в промышленных зонах преобладают химически загрязненные индустриземы на насыпных и привозных грунтах, вокруг АЗС формируются интруземы (перемешанные почвы), а в районах новостроек — почвоподобные тела (реплантоземы).
Особый вклад в ухудшение химических свойств почв вносят «снегоносы» — применение зимой солей в целях быстрого освобождения дорожных покрытий от снега. Для этого обычно используют хлористый натрий (поваренную соль), что ведет не только к коррозии подземных коммуникаций, но и к искусственному засолению почвенного слоя. В результате в городах и вдоль автомагистралей появились такие же засоленные почвы, как где-нибудь в сухих степях или на морских побережьях (как оказалось, существенный вклад в засоление придорожных почв в последние годы вносят мощные машины типа джипов, которые, идя на большой скорости, разбрызгивают лужи на дорогах далеко в стороны). Предлагаемые безвредные для растений заменители соли (например, фосфорсодержащая зола) не нашли в России широкого применения. Благодаря повышенному поступлению из атмосферы карбонатов кальция и магния почвы имеют повышенную щелочность (их pH достигает 8-9), они обогащены также сажей (до 5% вместо нормальных 2-3%).
Основная часть загрязняющих веществ поступает в городские почвы с атмосферными осадками, с мест складирования промышленных и бытовых отходов. Особую опасность представляет загрязнение почв тяжелыми металлами.
Городские почвы имеют повышенное содержание тяжелых металлов, особенно в верхних (до 5 см), искусственно созданных слоях, которые в 4-6 раз превышает фоновое. За последние 15 лет площадь земель, сильно загрязненных тяжелыми металлами, возросла в городах на треть и уже охватывает места новостроек. Например, сильно загрязнен тяжелыми металлами, особенно веществами 1-го и 2-го класса опасности, исторический центр Москвы. Здесь обнаружено высокое загрязнение цинком, кадмием, свинцом, хромом, никелем и медью, а также бензапиреном, обладающим сильнейшими канцерогенными свойствами. Они найдены в почве, листьях деревьев, траве газонов, детских песочницах (дети, играющие на детских площадках в центре города, получают свинца в 6 раз больше, чем взрослые). Значительное содержание тяжелых металлов обнаружено в Центральном парке культуры и отдыха. Это объясняется тем, что парк был разбит в начале 1920-х годов на месте мусорных свалок за Москвой-рекой (в 1923 г. здесь проводилась Всероссийская сельскохозяйственная выставка).
Большую роль в этом загрязнении имеют не только стационарные (промышленные (в первую очередь, металлургические) предприятия, но и мобильные источники, особенно автотранспорт, количество которого с увеличением размеров города постоянно повышается. Если 15-20 лет назад атмосферу городов загрязняли в основном промышленность и энергетика, то сегодня «пальма первенства» перешла к «химическим фабрикам на колесах» — автотранспорту, на долю которого приходится до 90% всех выбросов в атмосферу. Так, например, каждая третья московская семья имеет автомобиль ( в Москве более 3 млн. автомобилей), причем около 15% из них — устаревшие «иномарки». Значительная их часть ввозится в страну с демонтированными антитоксическими системами. 46% всех эксплуатируемых в Москве автотранспортных средств имеют возраст свыше 9 лет, т.е. превысили срок амортизации. К числу приоритетных загрязнителей атмосферы, а, следовательно, и почвы, поступающих с отработанными газами автомобилей, относятся свинец и бензапирен. Содержание их в почвах многих городов значительно превышает предельно допустимые нормы. В почвах 120 городов России в 80% обнаружено превышение ПДК свинца, около 10 млн. городских жителей постоянно контактируют с загрязненной свинцом почвой.
Показатели химического загрязнения почвенного покрова некоторых бульваров, входящих в Бульварное кольцо Москвы, представлены в следующей таблице.
| Бульвар | Cu | Ag | Zn | Pb | Sn | Hg | As | нефтепродукты | бензапирен |
| фон | 27 | 0,1 | 50 | 25 | 5 | 0,01 | 3 | 10 | - |
| Гоголевский | 253 | 3,3 | 1400 | 290 | 26 | 0,55 | 8,3 | 1640 | 0,039 |
| Никитский | 178 | 1,8 | 1245 | 164 | 18 | 0,36 | 6,3 | 3325 | 0,047 |
| Тверской | 122 | 1,1 | 933 | 200 | 17 | 0,4 | 6,0 | 2060 | 0,040 |
Воздействие свинца нарушает функции женской и мужской репродуктивной системы, приводит к росту числа выкидышей и врожденных заболеваний, оказывает влияние на нервную систему, снижает интеллект, вызывает заболевания сердца, нарушения двигательной активности, координации движений, слуха. Ртуть нарушает функции нервной системы и почек, а в больших концентрациях может вызвать паралич, болезнь Миномата. Большие дозы кадмия снижают адсорбцию кальция костной ткани, приводя к самопроизвольным переломам костей. Систематическое поступление цинка приводит к воспалительным явлениям в легких и бронхах, циррозу поджелудочной железы, анемии. Медь вызывает функциональные нарушения нервной системы, печени, почек, снижение иммунитета.
Многолетние наблюдения за содержанием тяжелых металлов в почвах 200 городов России показало, что к чрезвычайно опасной категории загрязнения относятся почвы 0,5% из них (Норильск), к опасной — 3,5 (Кировоград, Мончегорск, Санкт-Петербург и др.), к умеренно опасной — 8,5% (Асбест, Екатеринбург, Комсомольск-на-Амуре, Москва, Нижний Тагил, Череповец и др.).
22,2% территории Москвы относится к территории среднего загрязнения, 19,6% — сильного загрязнения и 5,8% — максимального загрязнения почв.
Исследования почв Бульварного кольца, проведенные весной 1999 г., показали низкое содержание биологически активных веществ (гумуса, азота, фосфора, калия), необходимых для питания растений. Активность почвенных ферментов ниже оптимальных показателей. Все это вызывает угнетение зеленых насаждений в этом районе.
Городские почвы принимают на себя весь удар и от радиоактивного загрязнения. Только в Москве насчитывается более полутора тысяч предприятий, использующих для своих нужд радиоактивные вещества. Ежегодно на территории города образуются несколько десятков новых участков радиоактивного загрязнения, ликвидацией которых занимается НПО «Радон».
Снижение плодородия городских почв происходит также из-за регулярной уборки растительных остатков, что обрекает городские растения на голодный паек. Ухудшает качество почв и регулярное скашивание газонов. Снижает плодородие городских земель и бедная почвенная микрофлора, малое количество микробного населения. Почти нет в почвах городов таких полезных и непременных членов почвенного населения, как дождевые черви. Нередко городские почвы стерильны почти до метровой глубины. А ведь именно почвенные бактерии переводят мертвые органические остатки в форму, удобную для усвоения корнями растений. Экологические функции городских почв ослаблены не только из-за сильного загрязнения (почвенный покров перестает быть фильтрационным барьером), но и из-за уплотнения, затрудняющего газообмен в системе почва-атмосфера и приводящего к появлению микропарникового эффекта под плотной (утоптанной) поверхностной коркой почвы. В жаркие летние дни асфальтовые покрытия, нагреваясь, отдают тепло не только приземному слою воздуха, но и в глубь почвы. При температуре воздуха 26-27°С температура почвы на глубине 20 см достигает 37 °С, а на глубине 40 см — 32°С. Это самые настоящие горячие горизонты — как раз те, в которых сосредоточены живые окончания корней растений. Таким образом, для уличных растений создается необычная тепловая ситуация: температура подземных органов у них выше, чем надземных.
Из-за уборки опавших листьев осенью и снега зимой городские почвы сильно выхолаживаются и глубоко промерзают — нередко до -10… -15°С. Выявлено, что годовой перепад температур в корнеобитаемом слое городских почв достигает 40-50°С, в то время как в естественных условиях (для средних широт) он не превышает 20-25°С.
Изучение состояния здоровья населения в зависимости от уровня загрязнения почв поступившими из атмосферы тяжелыми металлами позволило разработать оценочную шкалу санитарной опасности загрязнения — суммарный показатель загрязнения (СПЗ).
| Величина СПЗ | Уровень опасности | Заболеваемость населения |
| до 16 | неопасный | Наиболее низкий уровень заболеваемости детей. Минимальная частота встречаемости функциональных отклонений |
| 16-32 | малоопасный | Увеличение общей заболеваемости |
| 32-128 | опасный | Увеличение общей заболеваемости детей и взрослых, числа детей с хроническими заболеваниями, нарушений функционального состояния сердечно-сосудистой системы |
| более 128 | высокоопасный | Увеличение общей заболеваемости детей и взрослых, числа детей с хроническими заболеваниями, нарушений функционального состояния сердечно-сосудистой системы, детородной функции женщин |
Никакие достижения науки и техники не предотвратят экологическую катастрофу, если реальный сдвиг в отношении человека к природе не станет доминантой формирования новой экологической культуры и этики. Под экологической культурой понимается изменение мировоззрения каждого человека от современного антропоцентрического на более прогрессивное — биоцентрическое.
Список использованной литературы
1. Владимиров В.В. Урбоэкология. Курс лекций. Москва: Изд-во МНЭПУ, 1999. 204 с.
2. Перцик Е.Н. Города мира. География мировой урбанизации. Москва: Международные отношения, 1999. 384 с.
3. Экологическое состояние территории России. Учебное пособие. Москва: ACADEMA, 2002. 128 с.
4. Экология крупного города (на примере Москвы). Учебное пособие. Москва: Изд-во «ПАСЬВА», 2001. 192 с.
5. Яницкий О.Н. Россия: экологический вызов (общественные движения, наука, политика). Новосибирск: Сибирский хронограф, 2002. 426 с.
www.ronl.ru
Верхняя часть рыхлых отложений, в которой обитают живые организмы. Почва представляет собой систему, в которой взаимодействуют потоки энергии и вещества, поступающие от Солнца, из атмосферы и от живых организмов.
Максимальные глубины, до которых могут проникать в грунт живые организмы, в частности корни растений, колеблются от нескольких миллиметров в очень сухих или холодных регионах или там, где распространены плотные невыветрелые горные породы, до 4,5 м и более в теплых и влажных районах, характеризующихся пористыми и проницаемыми поверхностными отложениями.
Эту систему образуют многочисленные формы вещества и энергии. Суша обеспечивает ее горными породами и минеральными частицами, а также химическими соединениями. От Солнца поступает лучистая энергия, из атмосферы – вода, углекислый газ, кислород и азот. Биота высвобождает усвоенную живыми организмами в процессе фотосинтеза и накопленную в соединениях углерода солнечную энергию.
Почва является системой благодаря взаимодействию и преобразованию разных форм энергии и вещества в поверхностной части коры выветривания. Многие из этих изменений имеют циклический или переменный характер. Например, для синтеза соединений углерода, богатых энергией и необходимых для роста и других процессов жизнедеятельности, растения должны получать не только энергию от Солнца, но и углекислый газ (из воздуха) и воду (главным образом из почвы). В конце концов растения отмирают и обогащают почву органическим веществом, а микроорганизмы его разлагают, в результате чего углекислый газ, вода и энергия возвращаются в систему.
Почвенная система со всеми свойственными ей циклическими превращениями энергии и вещества является основной частью среды обитания человека, который использует эту систему как субстрат для выращивания пищевых и кормовых растений.
Почвенный профиль
Взаимодействия внутри почвенной системы приводят к видимым изменениям в почвенной массе. В почвенных разрезах вскрывается вертикальная последовательность слоев, называемых почвенными горизонтами, различающимися по набору признаков (например, по цвету, мощности и др.). Каждый горизонт примерно повторяет неровности поверхности. Такая последовательность, включающая все почвенные горизонты, называется почвенным профилем. Пространственные различия в сочетании горизонтов, имеющие очень постепенные переходы, определяют типы почв. В пределах распространения почвы данного типа строение профиля имеет сходные черты. Таким образом, почвенный профиль является главным отличительным признаком типа почвы. Строение почвенного профиля отражает особенности эволюции природных процессов региона, к которому приурочен данный профиль.
Обычно почва подразделяется на два основных горизонта: верхний, деятельный, и нижний, «подпочвенный». Однако при внимательном изучении почвенного профиля во многих почвах обнаруживается большее число горизонтов, которые обычно обозначаются латинскими буквами А, В и С (начиная от поверхности). Горизонты часто подразделяются на подгоризонты: А1, А2, А3, В1, В2, В3. Горизонты А формируются в верхней части почвенного профиля, а горизонты В – в «подпочвенных» слоях. Горизонт С сложен фрагментами горной породы, называемой материнской породой почвы. Иногда выделяют также горизонты О и R. Горизонт О (или А0) – лесная подстилка, перекрывающая минеральные горизонты многих лесных почв, состоит из опавших листьев. Горизонт R представляет собой породу, подстилающую почвы. Горизонты разных почв отличаются по содержанию органики и глинистых частиц, мощности, цвету и другим признакам.
Почвообразование
Почва образуется в результате дифференциации поверхностных отложений на горизонты почвенного профиля, т.е. происходит все более усложняющееся развитие системы. Первоначально характер почвы определяют почвообразующие породы и минералы. При отсутствии воды заметных изменений в системе не происходит, тогда как поступление воды обусловливает изменения, приводящие к формированию почвенного профиля. Вода не только взаимодействует с горными породами и минералами, но и оказывает влияние на развитие организмов. Растения, имеющие надземные и подземные органы, являются связующим звеном между почвой и атмосферой.
Почвообразование включает изменение размеров слагающих ее частиц грунта (механического состава), обогащение органическим веществом, миграцию элементов в виде растворов (выщелачивание), суспензий (элювиирование) и накопление в некоторых горизонтах вымытых веществ (иллювиирование).
Изменения механического состава выражаются в накоплении более тонких частиц по мере того, как горные породы и минералы подвергаются разрушению физическими и химическими процессами. Эти процессы, называемые выветриванием, включают разрушительное воздействие как текучих вод (эрозия), так и замерзающей и расширяющейся в трещинах горных пород воды, ветра (дефляция) и ледников (экзарация), а также дезинтеграцию породы. В итоге обломки горных пород превращаются в песок, алеврит или глину (три основных класса гранулометрического состава почв, перечисленные в порядке уменьшения размерности). Этот процесс, хотя и разрушительный для горных пород, создает пористый субстрат, проницаемый для воды и корней растений. Исходный субстрат может быть тонкослоистым еще до начала процесса почвообразования, т.е. прежде внедрения корней растений и других организмов. Такими бывают многие отложения, испытавшие транспортировку водой, ветром или льдом, а также вулканические пеплы.
Накопление органического вещества происходит на ранней стадии почвообразования (первые несколько сотен лет), когда от отмерших частей растений поступает больше органического вещества, чем может быть разложено микроорганизмами. Если почва образуется на выходах скальных пород, сначала на их поверхности поселяются низшие растения – лишайники и мхи, а затем травы или деревья. В любой формирующейся почве со временем устанавливается равновесие между поступлением и разложением органического вещества. Это равновесие может сохраняться, если почва не подвергается нарушениям. Органическое вещество, содержащееся главным образом в верхней части почвенного профиля – в горизонтах А, служит показателем плодородия почв. Гумус, образовавшийся из остатков растений и животных, которые подверглись частичному разложению микроорганизмами, – важный компонент верхних горизонтов некоторых почв. Растения извлекают из него азот и другие питательные вещества.
При культивации почв темпы накопления органического вещества меняются, поскольку сельскохозяйственные культуры извлекают из них питательные элементы. После сбора урожая естественный цикл прерывается, и содержание гумуса в почве уменьшается. Поэтому земледельцы, если хотят использовать один и тот же участок земли в течение ряда лет, вынуждены вносить в почву удобрения.
Выщелачивание, или миграция веществ в растворах, также участвует в процессе почвообразования. Дождевая вода растворяет некоторые твердые вещества, которые затем перемещаются вместе с водой. Направление движения может быть латеральным (поверхностный сток) или вертикальным, если вода просачивается в почву. Вода, поступающая в почву, может проходить сквозь нее, а может проникать только до некоторой глубины в пределах корнеобитаемого слоя. Там она временно адсорбируется и затем возвращается в атмосферу либо путем транспирации растениями влаги, извлеченной из почвы корнями, либо через испарение с поверхности почвы. Всасывание воды корнями приводит к снижению содержания в верхнем слое почвы некоторых веществ, которые накапливались в пределах той глубины, до которой проникает вода. Таким образом формируются почвенные горизонты. Вода, фильтрующаяся сквозь почву и пополняющая запасы грунтовых вод, также способствует выщелачиванию, но это не приводит к дифференциации на горизонты. Горизонт А – зона максимального выщелачивания.
Выщелачивание наиболее ярко выражено в условиях влажного климата, но даже в условиях сухого климата некоторые из легкорастворимых солей выносятся вниз по почвенному профилю. Во время интенсивных ливней соли могут перераспределяться плоскостным стоком и накапливаться на поверхности в понижениях рельефа, поскольку там происходит испарение воды. Такой характер миграции солей определяет формирование широко известных солончаков в пустынях западной Америки, Африки, Центральной Азии и других регионов земного шара. В наиболее влажных климатических условиях легкорастворимые соли накапливаются в более глубоких почвенных горизонтах.
Элювиирование (вымывание) и иллювиирование (вмывание) – почвообразующие процессы, под действием которых вещества в водной среде переходят во взвешенное состояние, а затем осаждаются. Взвешенные частицы мигрируют вместе с водой, но не растворяются. Наиболее подвержены такому переносу глинистые частицы. Этот процесс приводит к уменьшению количества глинистых частиц в горизонте А (элювиирование) и накоплению их в горизонте В (иллювиирование). Частицы размерности глин прежде всего должны быть диспергированы и взвешены, как в мутном озере. Диспергирование не происходит в условиях, способствующих накоплению легкорастворимых солей. Таким образом, элювиальный и иллювиальный процессы характерны для регионов с гумидным климатом, где, как правило, алевритовые или песчаные горизонты А подстилаются глинистыми горизонтами В.
Формирование почв большей частью обусловлено пятью основными почвообразующими факторами: климатом, деятельностью живых организмов, почвообразующими (материнскими) породами, рельефом и временем.
Классификация почв
Классификация почв помогает систематизировать знания о почвах. В США были разработаны две системы почвенной классификации. Первая из них была опубликована в 1938. В ней все почвы на самом высоком таксономическом уровне разделены на три группы: зональные, интразональные и азональные. Первая группа включает почвы, сформированные в хорошо дренированных позициях и имеющие профили, которые отражают длительное воздействие климата. В интразональных почвах влияние климата модифицировано условиями рельефа, дренажа, содержания солей или каких-либо иных локальных факторов. Азональные почвы, как, например, почвы на современных речных отложениях, из-за отсутствия развитого профиля не отражают климатического воздействия. Классификация 1938 года состоит из следующих таксономических уровней (от самого высокого до самого низкого): порядок, подпорядок, большие почвенные группы, семейства, серии и типы. Эта классификационная система имела широкое применение, особенно ее категория «большая почвенная группа», представляющая собой уровень генерализации, необходимый для изучения и картографирования почв мира. Самые низкие уровни классификации – серии и типы почв – представляют собой ландшафтные единицы, выявляемые почвоведами в поле. Они имеют особенно важное значение для сельскохозяйственного использования.
Вторая классификационная система была разработана в 1960-х годах. В ней на самом высоком таксономическом уровне выделяются десять порядков. Выделение порядков проводилось на основе свойств почв, а не климата и других почвообразующих факторов, как это было в классификации 1938. Классификация включает следующие шесть категорий: порядок, подпорядок, большая почвенная группа, подгруппа, семейство, серия. Почвенная номенклатура этой классификации построена таким образом, что на каждом более низком таксономическом уровне происходит детализация свойств почвы, как в классификациях животных и растений.
Почвы мира могут быть охарактеризованы на основе использования категорий больших почвенных групп классификации 1938 или порядков второй классификационной системы. Категории этих двух систем не находятся в прямом и полном соответствии, их корреляция продемонстрирована в таблице.
| ОСНОВНЫЕ КЛАССИФИКАЦИОННЫЕ ЕДИНИЦЫ ПОЧВ МИРА | |
| Большие почвенные группы классификация 1938 | Порядки новая классификация |
| Зональные почвы | |
| Тундровые почвы | (Нет эквивалента) |
| Пустынные почвы | Аридисоли |
| Каштановые почвы, черноземы и почвы прерий | Моллисоли |
| Серо-бурые подзолистые почвы | Альфисоли |
| Подзолы | Сподосоли |
| Красные и желтые подзолистые почвы | Ультисоли |
| Латосоли | Оксисоли |
| Интразональные почвы | |
| Болотные почвы | Гистосоли |
| Грумусоли | Вертисоли |
| Азональные почвы | |
| Аллювиальные почвы | Энтисоли |
| (Нет эквивалента) | Инсептисоли |
Тундровые почвы. В их основании имеется постоянно мерзлый слой – многолетняя мерзлота, – который препятствует дренированию вышележащих почвенных горизонтов во время короткого вегетационного периода, когда лед в них протаивает на несколько (или первые десятки) сантиметров. Поверхностный (деятельный) слой почвы представлен слаборазложившимися растительными остатками. Под ним залегает «подпочва» серого цвета со стяжениями железа в виде ржаво-бурых пятен. Зона тундровых почв обрамляет арктический пояс. Местами тундровые почвы встречаются в горах выше границы леса. Естественная тундровая растительность состоит из лишайников, мхов, травянистых растений, в том числе низкорослых яркоцветущих, и кустарников.
Пустынные почвы (аридисоли) в поверхностном или «подповерхностном» горизонтах содержат карбонаты кальция и другие легкорастворимые соли, а горизонт А у них очень слабо прокрашен органическим веществом. Поскольку выпадает мало осадков, эти почвы никогда подолгу не бывают влажными. Естественная растительность состоит из редких кактусов, полыни и пустынных кустарников и полукустарников, а также некоторых приземистых однолетних травянистых растений. Здесь обычно практикуется пастбищное скотоводство. Там, где доступна пресная, слабоминерализованная вода, развито интенсивное орошаемое земледелие. Обычно вода отводится из рек и ручьев, берущих начало в горах, где выпадает больше осадков.
Каштановые почвы, черноземы и почвы прерий (моллисоли) характеризуются мощным богатым органикой верхним горизонтом, в результате выщелачивания лишенным карбонатов кальция и легкорастворимых солей. Различаются они свойствами «подпочвенного» горизонта. Он может быть обогащен карбонатами кальция в самой верхней части (каштановые почвы), а если имеются слои, обогащенные глиной, то карбонаты кальция вымываются ниже их (как, например, в почвах прерий). В ряду рассматриваемых почв каштановые соответствуют наиболее сухим климатическим условиям, а почвы прерий – наиболее влажным, когда количество осадков несколько превышает эвапотранспирацию (потери воды через испарение и транспирацию). Естественная растительность прерий представлена в основном злаками. Обычно здесь развивается пастбищное животноводство, но значительная часть таких почв в настоящее время распахана, и крупнейшие районы мирового производства зерна приурочены к их ареалам. Однако из-за недостаточного количества осадков часто снижается урожайность культур.
Каштановые, черноземные и почвы прерий различаются и по термическому режиму. Для одних характерны постоянно теплые климатические условия с чередованием влажного и сухого сезонов, например в саваннах. Эти почвы обычно беднее тех, которые распространены в условиях четко выраженного зимнего понижения и летнего повышения температур. Такие почвы плодородны: на них получают высокие урожаи, особенно кукурузы и пшеницы.
Серо-бурые подзолистые почвы (альфисоли) являются умеренно выщелоченными и имеют кислую реакцию по всему профилю и характеризуются аккумуляцией иллювиальной глины в горизонте В. Горизонты А слабо прокрашены органическим веществом. Они сформировались в районах с влажным умеренным климатом под листопадными лесами, многие из которых к настоящему времени вырублены. Ландшафты часто представляют собой чередование распаханных земель, пастбищ и лесов. Эти почвы быстро реагируют на известкование и удобрение. Значительные территории их распространения густо населены, особенно в Северной Америке и Европе.
Подзолы (сподосоли) имеют горизонт В, обогащенный иллювиально накопленными железом, алюминием и органическим веществом, вынесенными из верхних горизонтов. Подзолы формируются в холодных гумидных регионах под хвойными или смешанными хвойно-широколиственными лесами. Эти почвы очень кислые и выщелочены, а в естественных условиях над выщелоченным горизонтом А часто имеется органогенный горизонт. В условиях холодного влажного климата органическое вещество слабо разлагается, и органические кислоты способствуют выносу железа из горизонта А в горизонт В. При этом происходит образование металлоорганических соединений в форме хелатов, в которых один атом металла удерживается двумя атомами органической молекулы. Лесной опад является важной составляющей баланса вещества подзолов. На некоторых территориях леса вырублены, а почвы культивируются или используются под выпас скота. Для повышения плодородия подзолов необходимо внесение удобрений.
Красные и желтые подзолистые почвы (ультисоли) сходны с серо-бурыми подзолистыми почвами, но в отличие от них более выщелочены и характеризуются более красными тонами за счет обогащения горизонтов В железом. В районах их распространения естественная растительность состояла из смешанных хвойно-широколиственных лесов, которые в значительной степени сохранились до сих пор. Эти почвы нуждаются в удобрении. Возрастающее применение минеральных удобрений быстро повышает продуктивность таких почв на юго-востоке США, где сравнительно продолжительный вегетационный период способствует развитию земледелия.
Латосоли (оксисоли). Из горизонтов В латосолей почти все растворимые минералы выщелочены. Оксиды и гидроксиды железа и алюминия накапливаются в пористой оструктуренной «подпочве», которая обычно имеет красный цвет и содержит много глины. Эти почвы распространены в теплых и влажных климатических условиях, хотя в некоторых районах четко выражены влажный и сухой сезоны. В таких обстановках органическое вещество быстро разлагается, и в результате растения обеспечиваются большинством питательных элементов. При сведении естественной растительности происходит потеря значительного количества органического вещества, а следовательно, за несколько лет утрачивается и плодородие почвы. Поэтому в Африке и Азии веками практиковалась переложная система земледелия, при которой пахотные земли забрасывали на несколько лет – пока там не восстанавливалась естественная растительность. За это время происходило постепенное накопление питательных элементов, и затем эти земли на несколько лет снова включались в сельскохозяйственный оборот.
Болотные почвы (гистосоли) – органогенные почвы, сформировавшиеся там, где продукция органического вещества была высокой, а скорость его разложения – низкой из-за избыточного увлажнения. Небольшие участки этих почв широко распространены на внутриматериковых болотах или на маршах побережий. Применение дренажа и контроль за уровнем грунтовых вод повышают плодородие этих почв, которые особенно пригодны для выращивания овощных культур.
Грумусоли (вертисоли) характеризуются высоким содержанием набухающих глин монтмориллонитового состава. Они встречаются в тех регионах, где отчетливо выражены влажный и сухой сезоны. При высыхании такие почвы растрескиваются на большую глубину. При увлажнении трещины закрываются. Значительные площади грумусолей встречаются на юге США, в Индии и Австралии.
Аллювиальные почвы (энтисоли) – азональные почвы, представляющие собой аллювиальные отложения без дифференциации на почвенные горизонты и распространенные вдоль рек в широком диапазоне климатических условий. Они отличаются разнообразием текстур. Обычно это самые плодородные региональные почвы благодаря ежегодному отложению свежих наносов во время паводков. Аллювиальные почвы широко используются для выращивания пищевых культур. В настоящее время для сохранения хозяйственной ценности этих почв необходимы ирригация и защита от паводков.
Инсептисоли – порядок новой классификационной системы почв, не имеющий эквивалента в классификации 1938. Это слабо развитые почвы, которые могут встречаться в разных климатических условиях. Многие инсептисоли формируются на аллювиальных отложениях.
Список литературы
Лобова Е. В., Хабаров А. В. Почвы. М., 1983
Кауричев И. С., Панов Н. П., Розов Н. Н., Стратонович М. В., Фокин А. Д. Почвоведение. М., 1989
www.ronl.ru
Почва особое природное образование, сформировавшееся в результате преобразования горных пород растениями и животными, т.е в результате почвообразовательного процесса.
Почва обладает особым свойством плодородием, она служит основой сельского хозяйства всех стран.
Почва при правильной эксплуатации не только не теряет своих свойств, но и улучшает их, становится более плодороднее.
Почва колоссальное природное богатство, обеспечивающий человека продуктами питания, животных кормами, а промышленность сырьем. Веками и тысячелетиями создавалась она. Чтобы правильно использовать почву, надо знать, как она образовывалась, ее строение состав и свойства. Почва образовывалась из выходящих на поверхность земли горных пород под влиянием различных факторов. Под действием ветра, атмосферной влаги, в связи с изменением климата и температурными колебаниями горные породы, например гранит, постепенно трескались и превращались в рухляк. На рухляке поселялись микроорганизмы, питающиеся преимущественно углеродом и азотом атмосферы и минеральными соединениями, которые они получали из горной породы. Микроорганизмы разрушали ее своими выделениями, и химический состав горной породы постепенно изменялся. Затем здесь поселялись лишайники и мхи. Микроорганизмы разлагали их остатки, образуя гумус основное органическое вещество почвы, содержащее питательные вещества, необходимые высшим растениям.
Животные и растения окончательно разрушали горную породу, превращая верхний ее слой в почву.
Растительный опад в лесах и отмершая травянистая растительность после разложения микроорганизмами дает много органического вещества, увеличивая мощность почвы. Лучшие почвы, влагоемкие и воздухопроницаемые, имеют мелкокомковатую или мелкозернистую структуру из комочков диаметром от 1 до 10 мм. От состава и свойств горной породы, на которой формируется почва, в значительной степени зависят состав и свойства почвы.
Почва состоит из твердой, жидкой, газообразной и живой частей. Твердая часть это минеральные и органические частицы. Они составляют от 80-98 % почвенной массы и состоят из песка, глины, илистых частиц, оставшихся от материнской породы в результате почвообразовательного процесса.Соотношение этих частиц характеризует механический состав почвы.
Жидкая часть почвы, или почвенный раствор, вода с растворенными в ней органическими и минеральными соединениями. Воды в почве содержится от долей процента до 40-60 %.
Жидкая часть участвует в снабжении растений водой и растворенными элементами питания.
Газообразная часть, почвенный воздух, заполняет поры, не занятые водой. Почвенный воздух содержит больше углекислого газа и меньше кислорода, чем атмосферный воздух, а также метан, летучие органические соединения и др.
Живая часть почвы состоит из почвенных микроорганизмов (бактерии, грибы, водоросли, актиномицеты и др.), представителей беспозвоночных (простейших, червей, моллюсков, насекомых и их личинок), роющих позвоночных. Они обитают в основном в верхних слоях почвы, около корней растений, где добывают себе пищу. Некоторые почвенные организмы могут жить только на корнях.
Почва содержит микроэлементы (азот, фосфор, калий, кальций, сера, железо и др.) и микроэлементы (бор, марганец, молибден, цинк и др.), которые растения потребляют в ограниченных количествах. Их соотношение определяет химический состав почвы.
Из физических свойств почвы наибольшее значение имеет влагоемкость, водопроницаемсть, скважность.
Состав и свойства почвы постоянно меняются под влиянием жизнидеятельности, климата, деятельности человека. При внесении удобрений почва обогащается питательными для растений веществами, изменяет свои физические свойства.
Неправильная эксплуатация может привести к нарушению почвенного покрова к эрозии почвы, засолению, заболачиванию ее.
Наука изучающая почву называется почвоведением.
ЭРОЗИЯ ПОЧВ
Под эрозией почв понимают ее разрушение водой и ветром. Различаю водную и ветровую эрозию.
Водная эрозия почвы развивается только на склонах.
Потоки воды после дождей и ливней, при таянии снега не успевают впитаться в почву, смывают ее частицы и образуют промоины. При мощных потоках воды образуются глубокие промоины овраги. При сильном стоке воды на крутых склонах могут быть полностью уничтожены посевы и смыт наиболее плодородный слой почвы. Смытые почвы требуют больших затрат на окультуривание. Особенно дорого обходятся работы, связанные с закреплением оврагов. Водная эрозия особенно опасна в горных районах.
Ветровая эрозия возникает в основном в степных засушливых районах, где часты сильные ветры. Почвы там имеют легкий механический состав, а растительный слабый или совсем отсутствует. В результате ветровой эрозии верхний, наиболее плодородный слой почвы выдувается, переносится ветром на большие расстояния.
Он может засыпать посевы в других местах. Сильная ветровая эрозия возникают в районах, где ветры дуют с большой скоростью, вызывая пыльные (черные) бури.
От них страдают лесные насаждения, мелиоративные сооружения, дороги, населенные пункты. Но главный ущерб который приносят пылевые бури, резкое снижение плодородия почвы, гибель посевов и урожая.
Для борьбы с водной эрозией регулируют и задерживают сток талых и дождевых вод. Для этого применяют почвозащитные севообороты, в которых увеличена площадь посевов многолетних трав, обработка почвы поперек склона. Устраивают водозадерживающие валы, отводные каналы.
Чтобы предотвратить ветровую эрозию, широко используют комплекс почвозащитных мероприятий: плоско резную обработку почвы, минимальную обработку почвы, мульчирование, создание кулис из высокостебельных растений.
Большое значение имеют также защитные лесные насаждения, которые поглощают поверхностный сток, предотвращая почву от размыва, и уменьшают скорость ветра в приземном слое воздуха. На крутых склонах, чтобы ослабить эрозию, делают ступенчатые террасы, которые задерживают сток. Рост оврагов можно предотвратить, сооружая водозадерживающие валы, сажая поперек ряды кустарников, ослабляющих скорость потоков воды.
ПОЧВА В ГИГИЕНИЧЕСКОМ ОТНОШЕНИИ
Человек постоянно находится в соприкосновении с почвой, прямо или косвенно влияя на нее. Почвы, удобряемые отбросами богатыми являются благодатной средой для развития различных микроорганизмов: яиц гельминтов, личинок насекомых; отдельные группы которых могут обуславливать возникновение и распостранение эпидемических заболеваний.
Непосредственное соприкосновение человека с почвами, загрязненной отбросами, а также употребление свежих овощей выращенных на таких почвах может служить причиной глистных инвазий и кишечных заболеваний, так как она может содержать возбудителей раневых инфекций (столбняка, сибирской язвы), а также ряд насекомых, являющихся передатчиком различных инфекций.
Выпадающие на загрязненную почву атмосферные осадки, проходя через почву, выносят в грунтовые воды растворимые органические вещества, микрофауну и микрофлору. Использование таких вод приводит к кишечным инфекциям. Самоочищение почв от патогенных организмов вызывается антогонизмом микробов, в результате которого происходит вытеснение и гибель патогенных микробов сапрофитными формами, свойственные нормальной микрофлоре почв. В поверхностных слоях гибель яиц гельминтов вызывается нагреванием свыше 40 градусов, высыханием и действием ультрафиолетовых лучей. Органические остатки в почвах в результате биохимических процессов превращается в безвредные для человека и полезные для растений минеральные соли. Санитарное состояние почв определяется на основании химических и бактериологических анализов.
Почвы загрязняются также выбросами промышленных предприятий, оседающие на нее. Состав промышленных выбросов чрезвычайно разнообразен; отдельные элементы могут накапливаться в почвах, изменять ее состав и свойства, отрицательно влиять на растения, накапливаться в них в количествах, вредных для человека и животных.
ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА г.САРАНСКА
Хозяйственная деятельность человека вносит существенные изменения в природные экосистемы. Это приводит к резкому ухудшению экологической обстановки во многих регионах страны. Проблема загрязнений особенно актуальна для территорий городов.
Саранск является крупнейшим промышленным центром России и обладает широко развитой промышленной структурой.
Опыт исследований свидетельствует, что в городах, подобных столице Мордовии, экологическая обстановка определяется поступлением в окружающую среду разнообразного комплекса загрязняющих веществ. Неслучайно, что Саранск является одним из наиболее загрязненных городов.
Как было установлено, при определенных сроках воздействия источников загрязнения концентрация поллютанта в почвогрунтах городов пропорциональна нагрузке элемента, поступающего на поверхность при выпадении из атмосферы.
С гигиенической позиции опасность загрязнения почвы химическими веществами определяется уровнем ее возможного отрицательного влияния на контактирующие среды, пищевые продукты и опосредованно на человека, а также на биологическую активность почвы и процессы ее самоочищения. При этом для ряда поллютантов основным критерием гигиенической оценки опасности загрязнения почвы является предельно допустимая концентрация (ПДК) веществ в почве, представляющая собой комплексный показатель безвредного для человека содержания химических веществ в почве. Оценка опасности загрязнения почвы населенных пунктов определяется: 1) эпидемиологической значимостью загрязненной химическими веществами почвы; 2) ролью загрязненной почвы как источника вторичного загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха; Как показали исследования, в загрязненной почве на фоне уменьшения истиных представителей почвенных биоценозов и снижения ее биоактивности отмечается увеличение энтеробактерий и геогельминтов, которые более устойчивы к химическому загрязнению, нежели представители естественных микробоценозов.
В Саранске за один год на один квадратный метр территории выпадает 646 граммов загрязняющих веществ и практически вся территория города характеризуется аномальными содержанием металлов в верхнем слое почв (особенно свинца).
Существуют территории с содержанием в почве свинца в 3-10 раз выше фоновых концентраций. Более 80 % территории города характеризуются уровнями содержания свинца, превышающими ПДК.
Высокая степень техногенного загрязнения почв города свинцом четко фиксируется данными, полученными при изучении особенностей распределения этого металла в профиле городских почв. Наиболее сильное и стабильное загрязнение свинцом характерно для территорий заводов СЭЛЗ и СИС-ЭВС, а также для микрорайона «Северный». Достаточно существенно загрязнены почвы центрального района города и микрорайон «Заречный».
Анализ данных по структуре загрязнения территории города ртутью свидетельствует о том, что для подавляющей части города загрязнение этим металлом не является критическим.
Так более 80 % территории города характеризуется ее фоновыми уровнями в почвах. Но существуют значимые по размерам техногенные ореолы ртути. Они приуроченны к промзонам заводов СЭЛЗ и СИС-ЭВС и их окрестностям, району ТЭЦ-2, Ромодановскому шоссе, и центральной части города. За исключением промплощадок заводов СЭЛЗ и СИС-ЭВС, где загрязнение почв ртутью прослеживается до глубины 40-80 и 20-40 см, соответственно, в переделах города ее значимые уровни фиксируются только в верхнем слое почв. Производство люминесцентных ртутных ламп на Саранском электроламповом заводе организованно с начала 1960-х годов. Начиная с 1965 г. ежегодно выпускалось 30-35 млн.ламп, при этом использование ртути в технологическом процессе составляло 5.5 тонн. По данным завода в течении первых 15 лет в атмосферу города поступало до 200-400 кг ртути в год. В 1976 г. в цехах, где шло использование ртути, были установлены угольные адсорберы. Это позволило снизить выбросы ртути до 62 кг в год.
Таким образом, максимальное количество ртути, поступившее в атмосферу за весь период, составляет примерно 6 тонн. Но естественно, присутствие повышенных содержаний ртути в окружающей среде является наличие постоянных ее источников (ПО «ЛИСМА», ТЭЦ-2).
Другие изученные химические элементы по характеру площадного распределения и интенсивности концентрирования четко разделяются на три группы.
Для первой группы, включающей цинк и олово, характерно развитие довольно обширных слабо контрастных ореолов рассеяния (до 43 % площади города). Но встречаются аномалии с более высокими концентрациями металлов. Для цинка они тяготеют к району СЭЛЗ, центру города, северной промзоне, микрорайону «Светотехника» и «Заречный»; для олова главным образом к заводу СЭЛЗ и центру города.
Вторая группа химических элементов включает никель, молибден, стронций. Для них характерны слабоконтрастные по площади техногенные ореолы. Слабо контрастные аномалии никеля занимают более 17% территории города.
Отмечаются более контрастные по фону аномалии никеля в районе «Резинотехники» и аэропорта. Стронций и молибден фиксируются в промзонах заводов СЭЛЗ и СИСЭВС, также в микрорайоне «Заречный», стронций обнаруживается в и центральной части города. Эти металлы встречаются незначительными пятнами почвах по всей территории города.
В третью группу входят медь, ванадий, барий, бор, серебро, висмут, скандий, кобальт, иттрий, для которых фиксируются незначительные по площади и слабоконтрастные по интенсивности аномалии, преимущественно приуроченные к северной и северо-западной части города. В то же время фиксируются их концентрации, превышающие фон в 3-10 раз и более.
Несмотря на то, что названные химические элементы в целом отличаются слабоконтрастными и незначительными по площади техногенными аномалиями, их присутствие в почве свидетельствует о существенном «металлическом» прессе на окружающую среду города.
Если в качестве нормативных величин использовать ПДК, применяемые в ряде стран Западной Европы, то можно констатировать, что на территории города фиксируются участки почв с превышением ПДК для цинка, молибдена, меди, хрома, кобальта, никеля, кадмия, олова, сурьмы, фтора.
Однако как правило, эти ПДК разработанны с оценки опасности поллютантов для с/х растений, но сам факт присутствия в городских почвах столь высоких концентраций широкого высокотоксичных элементов не может не вызывать опасения. К тому, же значительная часть города занята районами с индивидуальной застройкой и это не исключает возможность перехода поллютантов в выращиваемую на приусадебных участках сельхозпродукцию.
Изучение особенностей распределения хиических элементов по профилю почв выявило не только их преимущественное накопление в верхних горизонтах, но и тенденцию проникновения загрязнения в более глубокие слои исследованных почв.
Таким обpазом, наиболее интенсивное загpязнение теppитоpии гоpода связано с поступлением в окpужающую сpеду больших количеств свинца, что пpиводит к фоpмиpованию в почвенном покpове значительных по площади техногенных аномалий.
В целом, фоpмиpующиеся в пpеделах гоpода зоны загpязнения отличаются полиэлементаpным составом, что опpеделяет высокую суммаpную степень техногенной нагpузки на окpужающую сpеду. Так, около 38 % теppитоpии гоpода хаpактеpизуется допустимым уpовнем загpязнения, что отвечает, согласно существующим кpитеpиям, наиболее низкому уpовню заболеваемости и минимальной частоте встpечаемости функциональных отклонений. Более 46 % теppитоpии находится в умеpенно опасной зоне загpязнения (пpи таких уpовнях воздействия уже фиксиpуется увеличение общей заболеваемости). Около 16 % площади гоpода относится к теppитоpии с опасным уpовнем загpязнения.
Это выpажается в увеличении общей заболеваемости, в pосте числа часто болеющих детей, детей с хpоническими заболеваниями, с наpушением функционального состояния сеpдечно-сосудистой системы. К теppитоpиям с чpезвычайно опасным уpовнем загpязнения относится около 1 % площади гоpода. Тот факт, что пятая часть теppитоpии гоpода хаpактеpизуется опасным и чpезвычайно опасным уpовнями загpязнения не может не вызывать тpевогу.
Отмечается закономеpная пpиуpоченность участков с допустимым уpовнем загpязнения к пеpифеpийным частям гоpода, а также заметна большая сконцентpиpованность зон с опасным уpовнем загpязнения в центpальной часити гоpода.
Очень высокая стень техногенного воздействия на окpужающую сpеду гоpода подтвеpждается данными по уpовням содеpжания подвижных (геохимически активных и наиболее опасных с гигиенических позиций) фоpм тяжелых металлов. Так, для большинства изученных металлов в техногенных оpеолах наблюдается возpастание абсолютных значений подвижных фоpм нахождения. Это особенно яpко пpоявляется для хpома, кобальта, меди, цинка и свинца.
Все это свидетельствует об очень высокой экотоксилогической опасности фоpмиpующихся в почвах гоpода техногенных аномалий. Гоpодские почвы отличаются от фоновых почв и по валовому химическому составу, что во многом обусловлено поступлением больших количеств техногенных выпадений.
Хаpактеpная особенность уpбопочв заметное снижение доли кваpца, увеличение содеpжания оксидов алюминия, железа, кальция, магния, в меньшей степени калия и фосфоpа. Все это свидетельствует о пpоисходящих в гоpодских почвах глубоких физико-химических изменениях и безусловно о снижении биологической их активности и способности к самоочищению пpи одновpеменном увеличении эпидемиологической опасности. Особую тpевогу загpязнение почв вызывает в связи с шиpоким pазвитием в пpеделах гоpода индивидуальной застpойки, что не исключает возможности пеpехода поллютантов в выpащиваемую на пpиусадебных участках сельхозпpодукцию.
Таким обpазом, анализ техногенных геохимических аномалий в почвенном покpове гоpода свидетельствует о чpезвычайно высоком и стабильном загpязнении гоpодской сpеды шиpоким комплексом тяжелых металлов.
По общей стpуктуpе и масштабам загpязнении теppитоpии г.Саpанск может быть отнесен к наиболее сильно загpязненным гоpодам стpаны.
Список литературы
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта study.online.ks.ua/
www.ronl.ru
