«Почвы моего района, их возможное хозяйственное использование»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Криушинская средняя общеобразовательная школа»

Учебный проект по географии

«Почвы моего района, их возможное хозяйственное использование»

                                                                                   Руководитель проекта

Попкова Наталья Николаевна

                                                                учитель географии

        Выполнил: Желобков А.В.

с.Криуша

2022 г.

Оглавление

Введение
1. Почва и её состав.
2. Плодородие почвы.
3. Химический состав почвы.
4. Кислотность почвы.
5. Основные виды загрязнения почвы.
6. Загрязнение тяжёлыми металлами.
7. Загрязнение бытовыми и промышленными отходами .
8. Загрязнение нефтепродуктами.
9. Пестициды как загрязняющий фактор.
10. Загрязнение радиоактивными элементами.
11. Загрязнители почвы и их опасность для организма человека.
12. Исследование кислотности почвы.
13. Качественное определение ионов в почве.
14. Расчёт количества свинца, поступающего в почву от автотранспорта.
Выводы
Заключение
Список литературы
Приложения

Введение

Почва — поверхностный слой литосферы Земли, обладающий плодородием и представляющий собой многофункциональную гетерогенную четырёхфазную структурную систему, образовавшуюся в результате выветривания горных пород и жизнедеятельности организмов [1]. Почва - одно из важнейших богатств, которыми располагает человек, так как является основным источником нашего пищевого благосостояния.

Актуальность работы состоит в том, что в последние годы наблюдаются процессы деградации почв, снижение её плодородия, усиление процессов загрязнения. Наша Нижегородская область расположена в центре Русской равнины и занимает часть Окско-Донской низменности. Почвенный покров области сложен. Почвы преимущественно дерново-подзолистые, подзолистые, серые лесные.

Нижегородская область большей частью расположена в пределах лесной зоны и ее подзон — тайги с подзолистыми почвами, смешанных лесов с дерново-подзолистыми почвами и широколиственных лесов с серыми лесными почвами, а также в черте степной зоны — подзоны луговой степи с оподзоленными и выщелоченными черноземными почвами.

В Заволжье как под смешанными, так и под хвойными лесами преобладают дерново-подзолистые почвы, наиболее распространенные в нашей области: они покрывают около 2/3 территории. Распространение в хвойных лесах области дерново-подзолистых почв, более богатых гумусом (перегноем), чем собственно подзолистые почвы, объясняется тем, что во многих местах эти леса вторичные, выросшие на месте вырубок, с более богатой травянистой растительностью, способствовавшей увеличению перегноя в почве. Подзолистые почвы области по механическому составу больше песчаные и супесчаные, меньше — суглинистые. В разрезе у них виден горизонт, похожий на печную золу, откуда и происходит их название. Подзолы небогаты гумусом (всего 1-2%), который отчасти, в них благодаря значительным осадкам вымывается.

В Заволжье и на Балахнинской низине часто встречаются торфяно-болотные почвы. На более возвышенных местах по сухим песчаным дюнам распространены боры — светлые сосновые леса с высокими и прямыми, как свеча, красноватыми стволами деревьев (недаром боры называют краснолесьем), с ветками только на самых верхушках, которые, раскачиваясь под ветром, создают столь характерный для боровых лесов шум, очень похожий на шум моря.

По влажным низменным местам Заволжья на суглинистых почвах поднимаются густые, темные еловые леса, а по окраинам болот и торфяников Заволжья растет ольховая поросль вместе с редкими и чахлыми елями.

В Правобережье, в северной его части, под пологом современных дубрав и других лиственных лесов и на открытых пространствах, на местах бывших лесов, распространены серые лесные почвы. Они покрывают большие площади в приокских и приволжских районах — Павловском, Богородском, Кстовском, Лысковском, Воротынском (светло-серые лесные почвы) и соседних районах — Дальнеконстантиновском, Большемурашкинском, Княгининском, где они несколько темнее (серые лесные почвы). Серые лесные почвы содержат больше, чем подзолистые, перегноя (3-4%), и гумусовый слой в них более значительный, а поэтому они и плодороднее, представляя в целом переходный тип почв между подзолистыми и черноземными. Среди серых лесных почв преобладают суглинистые, которые приурочены к покровным водно-ледниковым суглинкам. Серые лесные почвы большей частью окультурены: человек, в течение нескольких веков вспахивая землю, внося удобрения, изменил их состав. В результате эти почвы стали больше содержать перегноя. Серые лесные почвы распространены, как видно по отмеченным выше районам, в той части области, которая сильно овражиста и больше всего подвержена эрозии — разрушению почвенного покрова. Места здесь преобладают открытые, почти безлесные, и талые и дождевые воды беспрепятственно устремляются в долины. На своем пути в податливых глинистых породах они образуют, промоины и рытвины, со временем перерастающие в овражки, а затем и большие овраги по нескольку сотен метров и даже километров длины. Немало по правому берегу Волги почв со смытым поверхностным слоем, и поля местами рыжеют от обнажившихся глин.

Лиственные леса Правобережья — по преимуществу дубравные, с участками смешанных лесов, как, например, по Кудьме в районе Зеленого Города. Эти леса наиболее разнообразны по составу пород. Здесь и могучий раскидистый темнокорый дуб — король лесов (поэтому-то лиственные леса, главным образом дубовые, в старину назывались черными), и нежная белоствольная береза- краса лесов, медовая липа и широколистный клён. А под сводами деревьев растут кусты орешника, бересклета, рябины, а также различные травы, в том числе лекарственные (валериана, ландыш, ромашка, зверобой, медуница, чистотел, тысячелистник, подорожник и многие другие).

Здешние леса очень красивы, особенно осенью, когда листья приобретают ярко-желтые, оранжевые, красные тона и леса действительно одеваются в багрянец и золото. Вспомните чудесную картину И. И. Левитана «Золотая осень». Кто хотя бы раз осенью в солнечный день бывал в дубовом лесу, тот никогда не забудет его прелести. Большие леса, по преимуществу смешанные, сохранились еще в юго-западной части области. Здесь по правому берегу Оки и ее притокам Теши и Сережи раскинулись обширные лесные массивы, составляющие продолжение когда-то легендарных муромских лесов. Прекрасны тут также дубравы и березовые рощи. Здесь же, в Приокском полесье, как и в Заволжье, на сырых суглинках растут сумрачные еловые леса, а на сухих песках — светлые сосновые. Среди них известен Рожнов бор (в Выксунском районе) с могучими соснами.

В юго-восточной части Правобережья, где при более сухом климате господствуют открытые степные пространства (в Сергачском, Пильнинском, Гагинском, Краснооктябрьском, Сеченовском, Починковском и других районах), широко распространены наиболее плодородные черноземные почвы. В черноземах, образовавшихся под богатой травянистой растительностью, много перегноя (5-15%) и гумусовый слой очень мощный (он в них распространяется на глубину от 35 см до 1 м с лишним). Вот почему черноземы очень плодородны. От обилия перегноя, сохранению которого способствует более сухой климат, эти почвы имеют свой темный, почти черный цвет и, вспаханные, отливают на солнце, как вороново крыло. Для жителя лесной полосы земля кажется как будто смоченной дождем.

В черноземах на глубине наблюдается скопление карбонатных веществ, поэтому эти почвы не надо известковать, как подзолистые почвы, чтобы повысить их плодородие. Однако черноземные тоже необходимо удобрять, так как в связи с их интенсивным сельскохозяйственным использованием содержание перегноя в поверхностном слое, как показали исследования, постепенно уменьшается. Все черноземные земли южных районов области распаханы, всюду, насколько хватает глаз, расстилаются слегка волнистые поля, занятые пшеницей и другими культурами. Только местами по склонам холмов произрастают типичные обитатели степей: ковыль, перекати-поле, васильки, белоголовый клевер, шалфей и другие травы.

Особую часть Нижегородской области в природном отношении образуют широкие поймы Волги и Оки и других значительных рек с заливными лугами (в отличие от суходольных). Аллювиальные их почвы благодаря илистым наносам весенних половодий богаты питательными веществами и дают богатые урожаи трав.

Как видно, территория Нижегородской области неоднородна и имеет значительные внутренние физико-географические различия — природно-территориальные комплексы (ландшафты). В зависимости, от этих различий в ней выделяется ряд природных районов В лесной зоне, охватывающей все Заволжье междуречье Волги и Оки и юго-запад Правобережья, соответственно этим частям и различию между севером и югом Заволжья выделяется четыре района:

1 — Ветлужский (северо-заволжский) равнинный таежно-смешанных лесов.

2 — Волжско-Керженский (южно-заволжский) низинный полесский.

3 — Балахнинский (междуречный)-низинный полесский.

4 — Приокский (юго-западный) низинный полесский.

В лесостепной зоне, включая дубравные леса, охватывающей большую часть Правобережья, выявляется тоже четыре района:

5 — Окско-Волжский (западный) овражно-балочный «березопольский».

6 — Волжско-Пьянский (северо-приволжский) волнисто-балочный дубравный.

7 — Пьянско-Сурский (юго-восточный) возвышенный остепненный.

8 — Притёшский (южно-центральный) равнинный лесостепной.

Чернозём занимает небольшую часть в пахотных землях области. Нижегородская область является также аграрным регионом, экономика которого связана с выращиванием различных культур. На этих почвах дают высокие урожаи пшеница, просо, сахарная свекла, подсолнечник, конопля и другие культуры. Поэтому проблема рационального использования и охраны плодородных земель является одной из важнейших проблем Нижегородской области.

Цель исследовательской работы: изучить основные факторы, приводящие к деградации плодородия почвы и её загрязнению.

Объект исследования: почва, её состав, структура, свойства и проблемы загрязнения почвы.

Задачи исследования:

• изучить теоретические основы данной темы;
• изучить основные виды загрязнения почвы;
• выявить причинно-следственную связь между загрязнителями почвы и их опасностью для организма человека;
• провести анализ химического состава образца почвы, взятого с пахотных земель села Новоселки Вознесенского района Нижегородской области;
• сформулировать общие выводы и рекомендации.

Почва и её состав

Почва - это поверхностный слой земной коры, который образуется и развивается в результате взаимодействия растительности, животных микроорганизмов, материнской породы и является самостоятельным природным образованием. Почва является источником 95 - 97 % всех продовольственных ресурсов для населения планеты. Это колоссальное природное богатство, которое обеспечивает человека продуктами питания, животных кормами, а промышленность - сырьём.

Основоположником науки о почве стал выдающийся русский ученый Василий Васильевич Докучаев (1846–1903). Именно Докучаев В.В. впервые сформулировал научное определение о почве, назвав её «самостоятельным естественноисторическим телом, которое является продуктом совокупной деятельности материнской горной породы, климата, растительных и животных организмов, возраста почвы и отчасти рельефа местности» [2]

Все факторы почвообразования, о которых говорил Докучаев, были известны и до него, их последовательно выдвигали разные ученые, но всегда в качестве единственного определяющего условия. Он первый сделал вывод о том, что возникновение почвы происходит в результате совместного действия всех факторов почвообразования. Докучаев рассматривал почву как «самостоятельное особое природное тело, равнозначное понятиям растение, животное, минерал и т.д., которое возникает, развивается, непрерывно изменяется во времени и пространстве», и этим он заложил прочный фундамент новой науки.

Почва состоит из твердой, жидкой и газообразной 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 до 40-60 %. Жидкая часть участвует в снабжении растений водой и растворенными элементами питания.

Газообразная часть, или почвенный воздух, заполняет поры, не занятые водой. Она содержит больше углекислого газа и меньше кислорода, чем атмосферный воздух, а также метан, летучие органические соединения и др.

Плодородие почвы

Важнейшим свойством почвы является плодородие. Плодородие – это совокупность свойств почвы, обеспечивающие высокую урожайность сельскохозяйственных растений, а также биологическую продуктивность естественных фитоценозов. [3]

Плодородие почвы зависит от многих факторов: оптимального содержания в ней питательных элементов (азота, фосфора, калия, железа, марганца, бора и других микро и макроэлементов), степени увлажненности и кислотности, методов агротехники, процессов эрозии. Но в первую очередь плодородие почвы определяют по содержанию в ней гумуса – смеси органических веществ, которые образуются в результате биохимического разложения растительных и животных остатков. От его качества и количества зависит плодородие почв.

Чернозёмные почвы характеризуются богатым содержанием гумуса (особенно – в верхних слоях), питательных веществ, зернистой либо комковой структурой, высоким (до 70%) содержанием кальция, огромным количеством полезных для растений микроорганизмов и прекрасными водно-воздушными качествами.

В чернозёме имеются полезные гуминовые кислоты (смесь органических соединений), которые являются самой ценной фракцией гумуса, легко усваивающийся корнями растений. Распределение почв по содержанию в ней гумуса тесно связано с природными зонами, климатом и характером растительного покрова. Почвы Нижегородской области также представляют собой чернозём – самый плодородный вид почвы.

Химический состав почвы

Растения усваивают из почвы азот, фосфор, калий, кальций, магний, железо, серу и др. Эти элементы потребляются в относительно больших количествах, поэтому их называют макроэлементами. Элементы, потребляемые в незначительных количествах, называют микроэлементами (бор, молибден, марганец, медь и др.). Обеспеченность растений элементами питания зависит от растворимости их соединений в воде и слабых растворах кислот.

Азот входит в состав белков, нуклеиновых кислот, хлорофилла и многих органических веществ растительных клеток. При недостатке его доступных соединений в почве растения плохо растут и развиваются, листья приобретают светло-зеленую окраску. Главным источником азота для питания растений служат соли азотной кислоты и соли аммония. В корни растений этот элемент поступает в форме аниона и катиона.

В качестве азотных удобрений используют аммиачную селитру, сульфат аммония, хлористый аммоний, натриевую селитру, кальциевую селитру, мочевину и др. Такие органические удобрения, как навоз, торф, компосты, создают хорошие условия для азотного питания растений.

Фосфор в растениях содержится в минеральных и органических веществах. Наиболее важную роль играет фосфор, входящий в состав нуклеиновых кислот (рибонуклеиновой — РНК и дезоксирибонуклеиновой — ДНК). Из почвы фосфор поступает в корни растений в виде фосфат-иона. При недостатке в почве подвижных соединений фосфора листья растений приобретают красновато-фиолетовый оттенок. Наиболее распространенные фосфорные удобрения — суперфосфат, преципитат, фосфоритная мука и др.

Калий усиливает синтез органических веществ в растениях, участвует в реакциях перехода простейших моносахаридов в более сложные углеводы. Недостаток калия наблюдается в легких почвах и проявляется в омертвлении крайних частей листьев, которые вначале буреют, а затем скручиваются. Калий поступает в растения в форме катиона. Широко применяют такие калийные удобрения, как хлористый калий, сульфат калия, калийные соли и др. Наиболее нуждаются в калийных удобрениях северные, особенно легкие, почвы.

Кальций особенно необходим для роста корней и образования хлоропластов. При недостатке его в почве на листьях появляются коричневые пятна, затем листья желтеют и отмирают. Кальций уменьшает кислотность почв, поэтому его применяют для известкования.

Магний активизирует ферментативную активность в растении и влияет на окислительно-восстановительные процессы. Он входит в состав хлорофилла, при его недостатке между жилками листьев появляются желто-белесые пятна.

Железо входит в состав ферментов и играет большую роль в окислительно-восстановительных процессах. Этот элемент потребляется в малом количестве, и растения, как правило, не испытывают в нем недостатка.

Сера содержится в некоторых белках и растительных маслах. Ее недостаток вызывает пожелтение сначала верхних, а затем нижних листьев. Этот элемент поступает через корни растений в виде сульфатов.

Марганец входит в состав многих ферментов, участвует в окислительно-восстановительных процессах. При его недостатке часто развивается хлороз яблони, вишни, черешни, малины, полевых культур — свеклы, картофеля, овса.

Медь влияет на развитие листьев, задерживает их старение. От ее недостатка появляются признаки хлороза, кончики листьев белеют, растения не образуют семян.

Цинк необходим для образования завязи, для роста и развития растений. Большинство почв обеспечено цинком, однако от его недостатка иногда страдают плодовые деревья и цитрусовые, а из полевых культур — кукуруза, соя, фасоль.

Молибден участвует в синтезе белков. Молибденовые удобрения увеличивают урожай люцерны, клевера, сахарной свеклы, томатов и других культур. Их вносят в почву вместе с семенами или раствором молибденовых соединений опрыскивают растения.

Кобальт усиливает деятельность клубеньков на корнях бобовых культур. Кобальтсодержащие удобрения добавляют к другим удобрениям или обрабатывают ими семена.

При недостатке в почве любого из элементов урожай культур резко снижается.

Кислотность почвы

Кислотность почвы характеризуется значением рН (водородный показатель).

Нейтральная реакция почвы соответствует рН=7. Если значение рН выше 7, то реакция почвы щелочная, ниже — кислая. Чаще встречаются кислые почвы. При этом кислые почвы классифицируются следующим образом: очень кислые почвы — рН 3,8 - 4,0, сильнокислые почвы — рН 4,1 - 4,5, среднекислые почвы — рН 4,6 - 5,0, слабокислые почвы — рН 5,1 - 5,5, близкие к нейтральной почвы — рН 5,6 - 6,9. Уменьшение значения pH на каждую единицу означает увеличение кислотности почвы в 10 раз!

Большинство культурных растений хорошо растут и развиваются в условиях слабокислой или нейтральной реакции почвы. Оптимальная кислотность почвы от слабокислой рН = 5,5 до нейтральной рН = 7. На кислых почвах растения плохо усваивают питательные вещества, недостаточно развивается корневая система растения, накапливаются вредные для растений вещества, не формируются полезные почвенные микроорганизмы, способствующие повышению и поддержанию плодородия почвы, элементы питания на таких почвах переходят в недоступные для растений формы.

Если осваивается новый участок, то кислотность почвы можно определить по внешним признакам. Если в канавах и ямках вода стоит ржаво-окрашенная, с радужной пленкой на поверхности и темно-желтым рыхлым осадком, знайте — на участке сильнокислая почва. Оттенок у нее, как правило, белесый.

Для нейтрализации кислых почв применяют: гашеную известь, доломитовую муку, известковую муку, молотый мел.

Основные виды загрязнения почвы

Почва – материальная основа жизни, прежде всего растений, которые своей корневой системой поглощают минеральные вещества земли. Поэтому химический состав почвы отражается в химическом составе пищевых продуктов растительного и животного происхождения, поэтому химический состав любого организма связан с химическим составом земной коры. Состав и свойства почвы постоянно меняются под влиянием климата, факторов неживой природы, жизнедеятельности растений и других живых организмов. Но в первую очередь на состояние почвы оказывает влияние хозяйственная деятельность человека.

Широко известны случаи, когда высокие концентрации опасных химических веществ в почве стали причиной отравления людей и животных. Так, например, растения, произрастающие, на почвах с высоким содержанием селена, могут накапливать его в количествах до 5000 мг/кг. Высокая концентрация селена в растительных продуктах является причиной болезни, называемой селеновым токсикозом, и отравлений людей, и массовой гибели сельскохозяйственных животных.

Состояние почвы оценивается по следующим показателям:

• загрязнение тяжелыми металлами;
• загрязнение бытовыми и промышленными отходами;
• загрязнение нефтепродуктами;
• загрязнение пестицидами;
• радиационное загрязнение.

Загрязнение почвы тяжелыми металлами

К тяжелым металлам относится более 40 химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева: хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк, молибден, кадмий, олово, сурьма, ртуть, таллий, свинец и другие. Токсичность металлов возрастает по мере увеличения их атомной массы. Их токсичность проявляется по-разному.

Например, медь и ртуть при токсичных уровнях концентраций замедляют деятельность биологических ферментов. А кадмий и железо взаимодействуют с клеточными мембранами, изменяя при этом их проницаемость. Соединения тяжёлых металлов вызывают острые отравления, хронические болезни, а также оказывают канцерогенное и мутагенное действие.

Тяжелые металлы, поступающие на поверхность почвы, накапливаются в почвенной толще, особенно в верхних гумусовых горизонтах. Растения, поглощая из почвы тяжелые металлы, аккумулируют их в тканях или на поверхности листьев, становясь, таким образом, промежуточным звеном в цепи «почва — животное — человек». Важно отметить, что тяжёлые металлы обладают способностью накапливаться в организме.

Главным источником тяжелых металлов является химическое производство и автотранспорт. Значительное загрязнение почвы свинцом, цинком и кадмием в первую очередь наблюдается вблизи автомобильных дорог. Это объясняется тем, что наиболее распространённое автомобильное топливо - бензин - содержит в себе ряд соединений металлов, в том числе очень ядовитое - тетраэтилсвинец, содержащее свинец, который таким образом попадая вместе с выхлопными газами в атмосферу, оседает на почву.

Почва становится мертвой при содержании в ней 2-3 г свинца на 1 кг грунта. Вокруг некоторых наиболее оживлённых дорог содержание свинца в почве достигает 10-15 г/кг, а ширина придорожной территории, где возможна высокая концентрация свинца в почве достигает 100 м и более.

Загрязнение бытовыми и промышленными отходами

Значительно обострилась проблема ликвидации твердых промышленных и бытовых отходов, которые существенно влияют на изменение химического состава почвы, вызывая ухудшение её качества. Из общего количества образующихся отходов бытовые отходы составляют 28%, а промышленные 72%. Особое место среди бытовых отходов занимают пластмассы и синтетические материалы, так как они не подвергаются процессам биологического разрушения и могут длительное время находиться в объектах окружающей среды.

Промышленные отходы - это остатки технологического сырья, материалов, полуфабрикатов, образующиеся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства.

В тех случаях, когда промышленные и бытовые отходы вывозятся на свалки, создается реальная угроза значительного загрязнения атмосферы, поверхностных и грунтовых вод и земельных угодий, которые безвозвратно выводятся из севооборота.

Загрязнение нефтепродуктами

Нефтесодержащие отходы представляют значительную опасность для природной среды в городах и пригородах, являясь источником загрязнения почв, грунтовых и поверхностных вод. Этот вид загрязнения связан с расширением парка автотранспорта, увеличение сети АЗС, моек автомобилей, станций технического обслуживания, гаражей, которые в свою очередь также накапливают нефтесодержащие отходы.

Попадая в почву, нефть увеличивает общее количество углерода. В составе гумуса возрастает нерастворимый остаток, что является одной из причин ухудшения плодородия. Это, в свою очередь, наносит ощутимый экономический ущерб земледелию. Естественное восстановление плодородия почв при загрязнении нефтью происходит очень медленно, в течении нескольких десятков лет.

Пестициды как загрязняющий фактор

Пестициды составляют группу искусственно созданных веществ, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды делятся на следующие группы: инсектициды - для борьбы с вредными насекомыми, фунгициды и бактерициды - для борьбы с бактериальными болезнями растений, гербициды - против сорных растений. Они широко применяются в сельском хозяйстве, так как позволяют сохранять более 30% урожая.

Наибольшее применение находят пестициды — органические вещества: хлорированные углеводороды (гексахлоран и др.), диены (альдрин, севин и др.), сложные эфиры фосфорных кислот (ФОС), карбаматы (карбин, тиллам и др.), замещенные мочевины (фенурон, монурон и др.).

При обработке посевов пестицидами основная часть их накапливается на поверхности почв и растений. Они имеют период полураспада до нескольких десятков лет. Накапливаясь в почве, пестициды могут передаваться по цепям питания и вызывать заболевания животных и людей. В настоящее время более 5 млн.т. пестицидов поступает на мировой рынок.

Загрязнение радиоактивными элементами

Радиоактивные элементы - неустойчивые химические элементы, способные к радиоактивному распаду, который сопровождается испусканием энергии. На агроэкосистемы воздействуют радионуклиды природного радиационного фона (естественные) и техногенные (связанные с деятельностью человека).

Источником поступления в почву радиоактивных веществ могут быть радиоактивные атмосферные осадки, отходы ядерных энергетических реакторов, лабораторий, научно-исследовательских учреждений, использующие радиоизотопы. Наибольшую опасность из радиоизотопов представляют стронций-90 и цезий-137. Они обладают высокой биологической активностью и подвижностью, которая обусловлена тем, что стронций и цезий - близкие химические аналоги кальция и калия и очень сходны по поведению в биологических системах.

Радионуклиды, поступившие на почвенно-растительный покров из воздуха, первоначально концентрируются в верхнем слое почвы, а затем начинают мигрировать по ее профилю. Они становятся неотъемлемым звеном пищевых цепей, при этом поражая живые организмы. Поражения организмов может быть, как индивидуальными - развитие злокачественных новообразований, так и генетическими, представляющими большую опасность для будущих поколений.

Загрязнители почвы и их опасность для организма человека

Здоровье человека в значительной степени определятся той средой, в которой он вынужден жить, и, как оказалось, почве в этом вопросе принадлежит немаловажная роль. Хорошее и крепкое здоровье человека во многом зависит от структуры и состава почвы! Это обусловлено тем, что именно от почвы зависит качество пищи, которую человек потребляет.

Давно доказано, что ряд заболеваний связаны с определенными почвенными условиями: избытком или недостатком химических элементов, нарушением их соотношения. Наиболее широко известными примерами из этой области являются заболевания щитовидной железы - зоб и базедова болезнь (при недостатке йода), поражения зубной эмали - кариес и флюороз (при недостатке фтора), но их список очень велик и продолжает расширяться.

Так, имеются сведения о связи с особенностями почвенного покрова и онкологических заболеваний. Изучение онкологами географического распространения рака желудка показало, что в Тунисе, Египте, Афганистане заболеваемость раком желудка значительно ниже, чем в Англии, Франции, США.

Клинические исследования позволили предположить повышенный риск этого заболевания с недостаточным содержанием магния в пище (следовательно, в воде и почвах), а также нарушением соотношения в почвенном растворе между ионами Са, Mg, Mn. Эта закономерность была подтверждена на примере Ростовской области в совместной работе почвоведов и онкологов.

По отношению к окружающей среде и человеку почва выполняет еще одну важную роль – протекторную. Обладая способностью поглощать и удерживать в себе различные загрязняющие вещества, в том числе и радионуклиды, связывая их химическим и физическим путем, почва тем самым служит своеобразным фильтром, предотвращающим поступление этих соединений в природные воды, растения, и далее по пищевым цепям – в животные организмы и человека. Однако возможности почвы в этом отношении не безграничны, а уровень техногенного прессинга все возрастает, поэтому все чаще наблюдаются случаи опасного загрязнения почв и последующего отравления людей.

Исследование кислотности почвы

Кислотность почвы пахотного участка, прилегающего к школе, определялась следующим образом: в пробирку к 3-4 г почвы добавили 4 см3 раствора хлорида калия, смесь взболтали в течение 3-4 мин и дали время отстоятся. Раствор отфильтровали и исследовали с помощью универсального индикатора. Пользуясь эталонной шкалой значения рН, установили кислотность взятого образца почвы.

Качественное определение ионов в почве

Карбонат-ионы: Небольшое количество почвы поместили в фарфоровую чашку и приливают пипеткой несколько капель 10%-го раствора соляной кислоты. Образующийся по реакции оксид углерода (IV) CO2 выделяется в виде пузырьков (почва «шипит»). По интенсивности их выделения судят о более или менее значительном содержании карбонатов.

2Н++СО32-=СО2 +Н2О

Сульфат-ионы. К 5 мл фильтрата добавили несколько капель концентрированной соляной кислоты и 2-3 мл 20%-го раствора хлорида бария. Помутнение раствора указывает на содержание в почве сульфатов. SO42- + Ba2+ = BaSO4↓

Катионы железа (III) В пробирку с 3мл почвенной вытяжки добавили несколько капель 10%-го раствора роданида калия KSCN. Появившееся красное окрашивание свидетельствует о наличии в почве соединений железа (III). По интенсивности окрашивания можно судить об их количестве.

FeCl3 + 3 КCNS = Fe(CNS)3 + 3 KCl

Расчет количества свинца, поступающего в почву придорожных зон от автотранспорта:

1. Выбрали участок автотрассы длиной 1 км, имеющий хороший обзор.
2. Определи количество единиц автотранспорта, проходящего по участку в течение 15 минут.
3. Данные внесли в таблицу и произведите расчёты.

4. Рассчитали общий путь, пройденный выявленным числом автомобилей каждого типа за 1 час (L, км) по формуле:

L= N*S, где

N- число автомобилей каждого типа за 1 час.

S – длина выбранного, равная 1 км.

Полученные данные занесите в таблицу.

5. Рассчитали количество топлива (Q, л) разного вида, сжигаемого при движении по исследуемому участку, двигателями автомашинами по формуле:

Q = LY, где

Y – удельный расход топлива, л. на 1 км

6. Полученные результаты занесли в таблицу:

7. Рассчитали количество свинца, содержащегося в топливе, если 1 л этилированного бензина содержит в среднем 0, 25 г тетраэтилена свинца. Для расчёта использовали данные по расходу топлива на исследуемом участке автотрассы:

m(Pb) = Q(л) с (Pb) = 25 ´ 0,25 г = 6,25 г

m(Pb) = 6,25 г – масса свинца, содержащаяся в топливе в виде тетраэтилсвинца Pb(C2H5)4.

8. Около 70 % свинца, добавленного к бензину, попадает в окружающую среду с отработанными газами, из них 30 % оседает на земле сразу за срезом выхлопной трубы, а 40 % в качестве аэрозоля перемещается в соответствии с розой ветров и осаждается на удалении от места выброса. Проведём необходимые расчёты:

m(Pb) = 6,25 г´ 70% : 100% = 4,375 г - попадает в окружающую среду с отработанными газами

m(Pb) = 4,375г ´ 30% :100%= 1,3125 г- масса свинца, поступившая в почву непосредственно за срезом выхлопной трубы.

m(Pb) = 4,375 г ´ 40% : 100 % = 1,75 г - масса свинца, перемещаемая ветровыми потоками.

Выводы

Анализ образца почвы, взятого с пахотного участка в селе Новоселки позволяет сделать вывод о её кислотности (рН = 4,5), а также значительном содержании карбонат и сульфат – ионов. Это говорит о снижении её плодородия.

Проведённые расчёты показали, что на исследуемом участке дороги села длиною 1 км, за 1 час с выхлопными газами выбрасывается 4,375 г свинца из которых 1,3125 г оседает на землю сразу и 1,75 г перемещается с ветром на незначительное расстояние.

Также следует отметить, что на территории села до сих имеют место несанкционированные свалки с бытовым и строительным мусором, которые также являются серьёзным источником загрязнения почвы и могут на долгое время вывести значительные плодородные участки из системы рационального использования.

Заключение

Почва - важнейшие богатство, которым располагает человек. Почва является важнейшим звеном в экологических связях, живущих на Земле живых организмов с литосферой, атмосферой и гидросферой. Однако хозяйственная деятельность человека привела к устойчивому развитию процессов деградации почвы, снижение её плодородия и загрязнению различными источниками.

Охрана почв от загрязнений является важной задачей человека, так как любые вредные соединения, находящиеся в почве, рано или поздно попадают в организм человека. Давно доказано, что ряд заболеваний связаны с определенными почвенными условиями: избытком или недостатком химических элементов, нарушением их соотношения. Поэтому хорошее и крепкое здоровье человека зависит в том числе от структуры и состава почвы! Недаром основоположник агрохимии Юстус Либих писал: «Цивилизации процветают и гибнут вместе со своей почвой».

Список литературы

1.Димитриев А.Д. Экология и здоровье человека: Учебник для 9 кл. средней школы.,1999.
2.Охрана окружающей среды: Учеб. для техн. спец. Вузов / Под ред. С.В.Белова – М.: Высшая школа,1991.
3.Попова Т.А. Экология в школе: Мониторинг природной среды: Методическое пособие. – М.: ТЦ Сфера, 2005.
4.Скальный А.В. Химические элементы в физиологии и экологии человека. – М.: Издательский дом «Оникс 21 век»: Мир, 2004
5.Школьный экологический мониторинг. Учебно-методическое пособие Под ред. Т.Я. Ашихминой. – М.: АГАР, 2000.

Приложения

Таблица 1. Недостаточные, оптимальные и избыточные концентрации химических элементов в почвах (мг/кг) и возможные реакции организма.

Таблица 2. Основные источники и наиболее распространенные группы веществ химического загрязнения почвы