Буферність грунтів

Сукупність фізичних властивостей ґрунтів, які визначають стан і переміщення  ґрунтового повітря, називають повітряними  властивостями ґрунту. Найважливішими з них є: повітро-ємкість, вміст повітря, повітропроникність і аерація.

 

Повітроемкість ґрунту — максимально можлива кількість повітря (в %), яка міститься в повітряносухому непорушеному ґрунті. Ця величина залежить від гранулометричного складу і острук-туреності ґрунту. Піщані і структурні ґрунти мають високу повіт-роємкість.

Вміст повітря — величина, яка вказує, скільки повітря (в %) містить одиниця об'єму ґрунту в даний момент. Вона безперервно  змінюється залежно від зміни  вологості. Тому максимальний вміст  повітря має сухий ґрунт.

Повітропроникністю (газопроникністю) називають здатність ґрунту пропускати крізь себе повітря. Вона залежить від  гранулометричного складу і оструктуреності ґрунту, тобто від об'єму і конфігурації пор. Найкращу газопроникність мають структурні розпушені ґрунти.

Аерація ґрунту — безперервний газообмін ґрунтового повітря з  атмосферним. В процесі аерації  ґрунтове повітря збагачується на кисень, потрібний для дихання живих  організмів, а приземний шар повітря  — вуглекислим газом, який використовують рослини в процесі фотосинтезу. Аерація ґрунту зумовлюється газовою  дифузією внаслідок коливання температури, зміною атмосферного тиску, періодичним  зволоженням і висиханням ґрунту та іншими факторами.

Сукупність всіх явищ надходження  повітря в ґрунт, зміна його складу, виділення в атмосферу називають  повітряним режимом ґрунту. Він постійно змінюється під впливом погодних умов, рослинності, обробітку ґрунту тощо. Найсприятливіший повітряний режим  мають структурні ґрунти. Вони забезпечують мікроорганізми і кореневу систему  вищих рослин киснем у потрібній  кількості.

Регулюють повітряний режим  ґрунту агротехнічними та меліоративними заходами (розпушення ґрунту, осушення перезволожених земель, створення водоміцної структури тощо).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.  Радіоактивність грунту

 

Радіоактивність ґрунтів  зумовлена наявністю в них  радіоактивних елементів. В науковій літературі немає даних про безпосередній  вплив радіоактивності на процеси  ґрунтоутворення.Проте вивчення цього явища має важливе значення для екологічної оцінки ґрунтів тієї чи іншої території та впливу його на здоров'я місцевого населення.

Радіоактивність ґрунтів  виражається кількістю ядерних  розпадів за одиницю часу. В міжнародній  системі СІ одиницею кількості радіоактивності  є беккерель (1 Бк=1 розп/с), а одиницею активності — кюрі (1 Кд = 3,7 • 1010 Бк).

Залежно від характеру  накопичення радіоактивних елементів  в ґрунтах розрізняють природну і штучну радіоактивність.

ПРИРОДНА РАДІОАКТИВНІСТЬ  ҐРУНТІВ

 

Природна радіоактивність  ґрунтів (ПРГ) зумовлюється природними радіоактивними елементами (ПРЕ), які  завжди є в ґрунтах і ґрунтоутворюючих породах, їх поділяють на дві групи: первинні і космогенні.

 

Первинні ПРЕ — елементи, що надійшли в ґрунт з ґрунтоутворюючих порід або з геохімічним потоком  з інших територій, їх поділяють  на дві підгрупи. До першої підгрупи належать елементи, всі ізотопи яких є радіоактивними. Вони утворюють  три радіоактивних ряди:

 

1. Ряд урану, родоначальником  якого є 238ІІ (період напіврозпаду  ТІ/2=4,5-109 років), включає 17 радіоактивних  ізотопів. З проміжних продуктів  розпаду заслуговує на увагу  226Ка, який є хімічним аналогом елементів — біофілів Са і М§. Кінцевим продуктом розпаду даного ряду є стабільний ізотоп свинцю — 206РЬ.

 

2. Ряд актинію, родоначальником  якого є 235П (ТІ/2=7,1-108 років), включає  14 радіоактивних ізотопів, кінцевим  продуктом є 207РЬ.

 

3. Ряд торію, родоначальником  якого є 232ТЬ (ТІ/2=1,4-1010 років), включає  12 радіоактивних ізотопів, кінцевим  продуктом є 208РЬ.

 

Більша частина проміжних  продуктів розпаду—короткоживу-чі ізотопи — випромінюють в основному альфа-частки, деякі — бета- і гама-частки.

До другої підгрупи належать ізотопи «звичайних» елементів, які здатні до радіоактивного розпаду (40К; 87КЬ; 48Са; 962г та ін.). Найбільшу  природну радіоактивність з цих  елементів має калій.

Валовий вміст ПРЕ залежить від ґрунтоутворюючих порід. Продукти вивітрювання кислих порід містять  більше ПРЕ, ніж продукти основних і  ультраосновних порід.

Космогенні ПРЕ надходять в ґрунт з атмосфери, де вони виникають в результаті взаємодії космічного випромінення з ядрами стабільних елементів. До цієї групи належать тритій (3Н), берилій (7Ве, 10Ве) і вуглець (14С).

Вертикальне розподілення ПРЕ  по профілю ґрунту залежить від особливостей ґрунтоутворюючого процесу. Так, карбонатні ґрунти мають вищу концентрацію ПРЕ  у верхньому гумусному горизонті. Підзолисті, сірі лісові, солонцюваті, оглеєні, навпаки, акумулюють ПРЕ в ілювіальних і глейових горизонтах.

 ШТУЧНА РАДІОАКТИВНІСТЬ ҐРУНТІВ

 

Штучна радіоактивність  ґрунтів зумовлена забрудненням їх радіоактивними ізотопами в результаті виробничої діяльності людини. Вперше загроза радіоактивного забруднення  ґрунтів виникла в 50-ті роки XX століття, коли в багатьох регіонах земної кулі проводились випробування атомної  зброї в атмосфері. В наш час  кількість джерел радіоактивного забруднення  значно збільшилася. До них належать атомні електростанції, уранові шахти  і збагачувальні фабрики, заводи по переробці ядерного палива, сховища  радіоактивних відходів, теплові  електростанції тощо.

Викиди радіоактивних  речовин забруднюють не лише прилеглу до підприємства територію. Вони переносяться вітром на значні відстані і, випадаючи  з атмосферними опадами, забруднюють  повітря, ґрунти і природні води на великих територіях.

Радіоактивні елементи, які  мають, порівняно, короткий період піврозпаду (110Ва; 114Се; 133І; 893г та ін.), можуть бути небезпечними, коли з краплями дощу вони випадають на поверхню ґрунту. Особливо небезпечними є елементи з  тривалим періодом піврозпаду—137Сз (ТІ/2=33 роки) і 905г (ТІ/2=28 років). Радіоактивні елементи включаються в біологічний  кругообіг і з рослинною і  тваринною їжею потрапляють в  організм людини. Тут вони накопичуються  і зумовлюють радіоактивне опромінення. Отже, потрібно знати процеси вбирання цих ізотопів ґрунтом, їх міграцію і  засвоєння рослинами.

 

ДИНАМІКА ВБИРАННЯ ТА МІГРАЦІЇ РАДІОАКТИВНИХ ЕЛЕМЕНТІВ  В ҐРУНТАХ

 

Вміст в ґрунтах радіоактивних  елементів незначний і тому вони не впливають на зміну основних властивостей ґрунту: реакцію ґрунтового розчину, рухомість елементів живлення рослин тощо. Важливе значення для характеристики ґрунтів має гранична концентрація радіоактивних речовин, які надходять  з ґрунту в рослинні організми, розподіл їх по профілю та швидкість самоочищення ґрунту від радіоактивного забруднення.

В результаті аварії на Чорнобильській АЕС в ґрунти навколишніх територій  потрапили різні радіоактивні елементи (і34Сз; 137Сз; 141Се; 144Се; 103Рчи; 952г; 90'5г  та інші). Найбільша частина від  їх суми припадає на 134Сз; 137Сз і 905г. Проведені в 1986 — 1989 роках геохімічні дослідження ґрунтів 30-кілометрової зони ЧАЕС (ж. Почвоведение, 1990, № 10) показали, що механізми міграції даних елементів різноманітні і залежать від форми сполук, в складі яких були вони викинуті з реактора, особливостей клімату і властивостей ґрунту. В основному переміщення радіонуклідів відбувається за рахунок біологічного перемішування ґрунтової маси, просіювання часток радіоактивного пального крізь пори ґрунту та руху ґрунтової вологи, яка містить розчинені і колоїдні форми радіоактивних елементів.

Потрапляючи в ґрунт, частки радіоактивного пального зазнають хімічних змін, в результаті чого виникають обмінні і необмінні форми сполук. Обмінні форми вбираються ГВК в кількості, яка зумовлена ємкістю вбирання цього ґрунту. Оскільки ґрунти Київського та Житомирського Полісся мають низьку ємкість вбирання, обмінні форми 905г і І37Сз вбираються неповністю. В цих ґрунтах швидкість вилуговування 905г більша, ніж швидкість його закріплення колоїдами. Частина їх в розчиненому стані мігрує в нижні горизонти ґрунту. При випаданні таких сполук на ґрунти з високою ємкістю вбирання (сірі лісові, чорноземи, каштанові) вони майже повністю будуть закріплені ґрунтом. Необмінні форми сполук мігрують в нижні горизонти дуже повільно.

Рухомість радіоактивних  елементів в ґрунтах неоднакова. За цією властивістю вони утворюють  т/акий ряд: 905г>І06Ки> > "7Сз > 144Се> 129І >239Ри.

905г і 137Сз за хімічними  властивостями є аналогами Са і К. Тому поведінка їх в біологічному кругообігу речовин подібна до поведінки зазначених елементів. Кореневі системи рослин однаково засвоюють як кальцій, так і стронцій, як калій, так і цезій. Щоб зменшити засвоєння рослинами зазначених радіоактивних ізотопів, слід підвищувати концентрацію Са і К внесенням мінеральних добрив.

Розподіл радіоактивних  елементів по профілю ґрунту залежить від механічного складу і водного  режиму ґрунту. На глинистих і суглинкових  ґрунтах з непромивним режимом основна частина радіонуклідів антропогенного походження протягом багатьох років зберігається у верхньому (до 10 см) шарі ґрунту. Отже, швидкість вертикальної міграції на таких ґрунтах дуже низька. Значно швидше мігрують радіонукліди вглиб піщаних ґрунтів. За 10 — 15 років вони проникають на глибину до 40 - 50 см. При досягненні рівня ґрунтових вод вони починають мігрувати горизонтально і можуть потрапити в гідрографічну мережу.

Радіонукліди, що випали на поверхню ґрунту, виносяться за межі забрудненої  території поверхневим стоком води. За даними Ф. А. Тихомирова (1988), на рівнинних  територіях гумідних ландшафтів поверхневий  і ґрунтовий стоки 905г за рік  становлять 0,4 % загального його запасу, а в гірських районах — до 5 %. Він підра­хував, що період напівочищення орного горизонту з урахуванням радіоактивного розпаду становить приблизно 0,4—0,7 періоду пів-розпаду цих елементів (905г, І37Сз), тобто 10—20 років. Радіоактивні ізотопи 14С та 129І, які увійшли до складу гумусу, залишаються в ґрунті на сотні років.

 

Отже, самоочищення ґрунтів  від радіоактивного забруднення  залежить від тривалості життя радіоактивних  ізотопів та їх міграційної здатності. Прискорити цей процес можна вивезенням з поля біомаси рослин, яка засвоїла з ґрунту радіоактивні елементи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Висновок

 

Кислотно-лужна буферність грунту - здатність рідкої і твердої фаз  ґрунту протистояти зміні реакції  середовища (p) при взаємодії ґрунту з кислотою чи лугом при розведенні ґрунтової суспензії.

Буферна властивість грунту значною мірою обумовлена змістом у ґрунті колоїдів, гумусу і кальцієвих солей. Існують і інші форми буферності ґрунтів, наприклад, здатність протистояти зміні сольового складу і концентрації солей у ґрунтовому розчині, що важливо враховувати при зрошенні мінералізованими водами, коли в перші роки за рахунок поглинальної здатності ґрунтів, обмінних і інших реакцій концентрація і склад солей у ґрунтовому розчині підтримується на прийнятному для рослин рівні. Варто мати на увазі, що буферна властивість грунту має свої межі протистояння впливам, які можна вимірювати через кількість речовини, які впливають, інтенсивність процесу (режим) і час впливу.

На практиці вкрай припустимий  захід впливу виражається через  гранично припустимі концентрації токсичних  речовин при використанні ядохімікатів, забрудненні ґрунтів важкими  металами, нафтопродуктами й іншими речовинами, а також норми зрошення і норми осушення, глибину обробки  і т.д. Перевищення припустимих  норм веде до деградації ґрунтів.

Буферність ґрунтів зумовлена в основному складом увібраних основ та властивостями ґрунтового вбирного комплексу. Ця властивість проявляється в процесі вбирання і витіснення іонів, переходу сполук в іонні або молекулярні форми, утворення важкорозчинних сполук і випадання їх в осад. Найбільше буферні ґрунти важкого (глинистого) механічного складу. Атмосферні опади, ґрунтова і зрошувальна вода можуть змінити реакцію ґрунту, якщо остання не володіє буферністю, і навпаки. Рослини реагують на зміну реакції ґрунту, тому буферність грунтів відіграє велику роль у їх рості і розвитку. Буферність грунтів можна підвищити внесенням органічних добрив.

 

 

 

 

Список використаної літератури

 

1.     Волобуев В.Р. Введение в энергетику почвообразования. - М.: Наука. 1974.

 

2.     Географія  ґрунтів з основами ґрунтознавства. Програми педагогічних інститутів  для студентів природничо-географічних  факультетів педагогічних інститутів./ Укладач І.Б. Чорний. -К.: РНМК Міносвіти  України, 1992.

 

3.     Глазовская М.А. Общее почвоведение и география почв. - М.: Высшая школа, 1981. – 400 с.

 

4.     Глазовская М.А. Почвы зарубежных стран. - М.: Наука, 1983.

 

5.     Добровольский В.В. География почв с основами почвоведения. - М.:  Просвещение,1989.

 

6.     Добровольский Г. В., Урусевская В. С. География почв, - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1984.

 

7.     Добровольский Г.В., Никитин Е.В. Экологические функции почвы.- М.: МГУ, 1986.

 

8.     Ковда В.А. Основы учения о почвах.  Книга 1, Книга 2. - М., Наука, 1973.

 

9.     Лобова Е.В., Хабаров А.В. Почвы. - М.: Мысль, 1983.

 

10. Терминологический словарь по экологии, геоботанике и почвоведению (Русско-англо-немецко-французский) - Л.: Изд-во ЛГУ, 1988.

 

11. Фридланд В.М., Буяновский Г.А.  Просто Земля. - М.: Просвещение, 1977.

 

12. Цыганенко А.Ф. География почв. –Л.: Изд.-во ЛГУ, 1972.

 

13. Чорний І.Б. Географія  ґрунтів з основами ґрунтознавства: Навчальний посібник. –Київ: Вища школа, 1995. – 240 с.