Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию - Фелленберг Г.
ISBN 5-03-002857-9
Скачать (прямая ссылка):
Fe(OH)3 + 3H+ + е~ -> Fe2+ + 3H2O (4.2)
Таким образом, железо переходит в форму, усвояемую растениями. Поскольку при анаэробных условиях возможность усвоения железа слишком сильно возрастает, то увеличивается и его токсичность— явление особенно характерное для заболоченных рисовых чеков.
Железо, марганец и ряд других металлов после восстановления обладают повышенной подвижностью в почве. Поэтому в восстановительных условиях эти элементы легче вымываются из почвы, которая в результате обедняется этими металлами.
При анаэробных условиях помимо денитрификации может происходить микробиологическое восстановление серы до сульфидной формы:
SO2- + 8H+ + 8е" -* S2- + 4ЩО (4.3)
Сера, первоначально находившаяся в почве в виде сульфата, в
138
4. Загрязнение почвы
этом процессе восстановления может оставаться в почве, образуя с тяжелыми металлами плохорастворимые сульфиды и надолго закрепляясь на одном месте.
Приведенные примеры показывают, что восстановительные процессы в значительной степени могут отразиться на плодородии почвы.
4.3. Изменения почвы в зависимости от способов ее обработки
Химические изменения почвы могут происходить не только в результате ненадлежащего ухода за ней, как, например, создание восстановительных условий из-за уплотнения или ее чрезмерного увлажнения, они могут возникнуть и при использовании различных способов ее обработки. Так, например, при ведении интенсивного хозяйства изменяется поступление воздуха в почву.
В тех случаях, когда почва чрезмерно уплотнена, ежегодное перепахивание приводит к ее разрыхлению. В результате происходит интенсивное перемешивание почвы и обогащение ее воздухом. При этом отсутствуют участки с неравномерным распределением кислорода, как в неразработанном гумусном слое. Перемешивание и обогащение воздухом позволяют весь гумус вовлечь в процесс превращений. Количественные данные об увеличении выделения CO2 в атмосферу, связанном с этими процессами, пока отсутствуют.
С интенсификацией сельского хозяйства связано и сокращение площади лесов по всей планете. Для обеспечения пищей все возрастающего населения Земли высвобождаются большие площади под сельское хозяйство за счет вырубки лесов. Вырубка лесов, однако, влечет за собой и усиление эрозии почвы, выражающееся в перенос се поверхностных слоев, часто богатых гумусом, с одного места на другое и в обнажении нижележащих слоев. При этом вследствие окисления минералов атмосферным кислородом высвобождаются некоторые металлы. Размеры подобных процессов можно оценить пока лишь приблизительно. Считают, что за последние десятилетия количество подверженных эрозии почв почти утроилось по сравнению с прошлым веком. !
Растения, которые выращиваются в виде монокультур, изме} няют минеральный состав почв, так как потребляют одни и те же вещества почвы. В этих случаях необходимо пополнение этих веществ с помощью удобрений. (В результате часто происходит загрязнение грунтовых вод, так как минеральные вещества вымыва|
4.3. Изменения почвы в зависимости от способов ее обработки
139
ются из почвы раньше, чем успевают усваиваться растениями.) Например, сахарная свекла уносит из почвы необычайно большие количества азота (300 кг/га), калия (400 кг/га) и магния (45 кг/га). Все чаще выращиваемая из-за высокой урожайности кукуруза потребляет из почвы большие количества фосфатов (70 кг/га в пересчете на фосфор); кукуруза отрицательно влияет на почву также из-за слишком большой высоты и загущенности посадок (на 1 м2 приходится 8—10 растений), скорость их роста сначала невелика и за это время процессы эрозии успевают пройти более интенсивно, чем в случае других растений.
Иной тип воздействия на почву проявляется при выращивании посадок хвойных деревьев. Слой подстилки под этими деревьями распадается не полностью, так как продукты первичного разложения пагубно действуют на гумифицирующие микроорганизмы или тормозят их деятельность, что и приводит к неполному разложению остатков. Подстилка из иголок хвои стерильна (под ней даже трава не растет!); разложение идет медленнее и по другому пути — образуются фульвокислоты — растворимые в щелочах, но не разлагаемые кислотами органические вещества почвы, имеющие большое число карбоксильных групп. Например, они на ЗОУо могут состоять из частично разрушенных углеводов, которые связывают в комплексы ионы металлов и растворяют оксиды железа. Такой гумус носит название сырого. В его создании особую роль играют ногохвостки, клещи и грибы.
Избыток кислых компонентов и способность связывать ионы металлов приводят к тому, что при отложениях такого гумуса почва с течением времени отбеливается, так как растворы сырого. гумуса уносят комплексно связанные металлы, — образуется подзолистая почва. Таким образом, возникают бедные питательными веществами кислые почвы, которые либо совсем не могут быть использованы для культур особо требовательных к качеству почвы, либо используются ограниченно, как в лесном хозяйстве, так и в земледелии. Хвойные монокультуры, которые выращивались в первой половине этого столетия в Центральной Европе с целью возможно более быстрого получения стройматериалов, превратили некогда плодородные земли в земли пониженного качества. В известной степени процессы образования подзолов относятся к антропогенному закислению почв.
