Оценка сорбционной способности почвы по отношению к люизиту и продуктам его природной трансформации
Дипломная работа - Экология
Другие дипломы по предмету Экология
оверхность почвы, сорбируется почвенными частицами и задерживается в верхнем гумусовом слое, богатом органической частью почвы, где и подвергается процессам деструкции активными компонентами почвы. В отдельных случаях (в период весенних паводков и сильных дождей) люизит практически не способен сорбироваться почвой, насыщенной влагой, и, с током воды, продукты его разложения могут проникать вглубь почвы или же вытесняться из нее и смываться поверхностными водами.
Почвы являются основной депонирующей средой, куда загрязнители поступают с выпадениями из атмосферы, лиственным опадом, отмершими частями растений и т.д. Состояние почв - интегральный индикатор многолетнего процесса загрязнения всей окружающей среды, дающий представление о качестве жизнеобеспечивающих сред - атмосферного воздуха и вод. Кроме того, загрязненные почвы сами являются источником вторичного загрязнения приземного слоя воздуха, поверхностных и грунтовых вод. Таким образом, почвы представляют тройной интерес, как начальное звено пищевой цепи, как источник вторичного загрязнения атмосферы и как интегральный показатель экологического состояния окружающей среды.
Рисунок 1 - Схема трансформации ?- и ?-люизитов
Среднее содержание мышьяка для незагрязненных почв принято 2 мг/кг. Почвы с естественным содержанием мышьяка не представляют опасности для здоровья человека. Предельно-допустимая концентрация люизита в почве составляет 0,1 мг/кг. Почвы, содержащие значительное количество мышьяка, представляют угрозу для населения и окружающей среды. Поэтому вопросы их фитобиотоксичности и безопасности для здоровья человека выступают на первый план.
Основными процессами, определяющими поведение люизита в почве, являются испарение, сорбция почвенными частицами, гидролиз и окислительно-восстановительные реакции. Скорость этих процессов зависит от формы нахождения вещества в почве: в нерастворенной (например, при проливе), либо растворенной (при смыве дождями и талыми водами). Скорость трансформации люизита будет зависеть от метеорологических условий, типа почвы, ее состава и влажности.
Почва представляет собой многофазную полидисперсную систему, состоящую на 40-60 % из почвенной влаги (раствора) и твердой фазы, в порах которой находится вода, почвенный воздух и почвенные организмы.
90-99 % Твердой фазы составляют минеральные вещества (оксиды алюминия, кремния, железа), остальные 1-10 % приходится на органическую часть, представленную в виде гумуса и негумусовых органических веществ.
Гумусом называют сложный динамический комплекс органических соединений, образующихся при разложении и гуминификации органических остатков. Выделяют три формы гумусовых веществ в почве: свободные гумусовые кислоты (гуминовые и фульфокислоты); гетерополярные соли гумусовых кислот (гуматы и фульваты сильных оснований); комплексно-гетерополярные соли гумусовых кислот (алюмо- и железогумусовые соли).
Вода в почве контактирует с твердой фазой, переводя в раствор отдельные ее компоненты, и представляет собой почвенную влагу, содержащую минеральные, органические и органо-минеральные вещества в виде ионных, молекулярных и коллоидных форм.
Таким образом, многообразие химического состава почвы позволяет предположить возможность осуществления чрезвычайно сложных по характеру и виду процессов, происходящих с попавшим в нее веществом.
Сорбционная способность почвы возрастает с увеличением содержания высокодисперсной и илистой составляющей (основная часть почвенного органического вещества входит в этот состав). Органической составляющей принадлежит ведущая роль в сорбции органических загрязнителей из почвенных растворов [30].
В зоне умеренного климата основное количество токсикантов в большинстве случаев локализуется в слое почвы до 30 см [12, 31, 32]. Проникновение незначительного количества загрязнителей на большую глубину (до 50-80 см и, в отдельных случаях, до 100-120 см) наблюдалось, как правило, в почвах, характеризующихся легким механическим составом и низким содержанием гумуса в условиях избыточного увлажнения (рисунок 2). К данному типу относятся почвы Камбарского района Удмуртской республики.
Глубина проникновения люизита в почву через час после заражения составляет 0,8-0,9 см, через 2 часа - 1,2 см. В подсохшую почву ОВ проникает быстрее и глубже. Сорбционная способность почвы оказывает существенное влияние на процессы испарения ОВ с поверхности почвы. С увеличением адсорбции ОВ почвой сильно уменьшается давление паров люизита в почве [31]. На испарение также влияют температура, влажность и другие метеоусловия, но в меньшей степени. В процессе взаимодействия соединений мышьяка с компонентами почвы важную роль играет образование малорастворимых солей железа, алюминия и других металлов (см. рисунок 3) [4]. Часть соединений мышьяка находится в растворенном состоянии, а почвенный воздух содержит летучие арсины.
Рисунок 2 - Карта схема почвенного покрова Камбарского района Удмуртской республики
Почвенные частицы Почвенная влага Почвенный воздух
Рисунок 3 - Трансформация соединений мышьяка в почве
Почва, пропуская через себя загрязнители, значительную их часть связывает в малоподвижные формы, выполняя тем самым протекторную роль по отношению к сопряженным средам: природным водам, подстилающим породам, грунтам и растительности. Однако техногенное воздействие на почвенный покров нарушает одну из важне?/p>