Состав и свойства почв
Почва состоит из твердой, жидкой, газообразной и живой части. В твердой части почвы преобладают минеральные и органические вещества. Минеральные вещества по дисперсности состоят из двух групп: с диаметром более 0,001 мм (обломки пород и материалов) и с диаметром менее 0,001 мм (частицы выветривания глинистых материалов и органических соединений). Твердые частицы заполняют не весь объем почвенной массы, а лишь некоторую его часть; другую часть составляют поры — промежутки различного размера и формы между частицами почвенной массы. В порах находится почвенный раствор и воздух. Соотношение их непрерывно меняется. Чем больше поры заполнены влагой, тем затруднительнее газовый обмен (особенно 02 и С02) между почвой и атмосферой и тем медленнее протекают в почвенной массе процессы окисления и быстрее процессы восстановления. Органические вещества (в основном гумус 80...90%), входящие в состав твердой части почвы, содержат углерод, водород, кислород, азот, фосфор и другие элементы. Минералогический состав твердой части почвы во многом определяет ее плодородие. В состав минеральных веществ входят: кремний, алюминий, железо, калий, магний, кальций, фосфор, сера, значительно меньше содержится молибдена, бора, фтора и других элементов. Подавляющее большинство элементов находится в окисленной форме. Гумус - перегной, темноокрашенное органическое вещество почвы, образующееся в результате биохимического разложения растительных и животных остатков, которые накапливаются в верхнем почвенном горизонте (А1). От его количества зависит плодородие почвы. Гумус состоит из двух групп органический соединений: I группа — соединения, содержащиеся в растительных и животных остатках (10... 15 % от всей массы органики и почвы): белки, углеводы, жиры, смолы, лигнин и пр.; II группа составляет основной фонд гумуса (85...90 %) и представлена собственно гумусовыми веществами, возникшими при синтезе органических остатков (гумен, фульвокислоты, гуминовые кислоты). Жидкая часть почвы, т. е. почвенный раствор, — активный компонент почвы, с помощью которого осуществляется перенос веществ внутри нее, вынос из почвы и снабжение растений водой и растворенными элементами питания. Газообразная часть почвы — это почвенный воздух. Газообразная часть является важнейшим звеном наземных биоценозов и биосферы Земли в целом. Живая часть почвы состоит из почвенных микроорганизмов (бактерии, грибы, водоросли и др.) и представителей многих групп беспозвоночных животных — простейших червей, моллюсков, насекомых и их личинок, роющих позвоночных. Поверхностный слой почвы содержит меньшее количество микробной флоры из-за сухости и действия солнечных лучей. Главная масса микробов находится на глубине 5...25 см.
Критерием загрязнения почв являются ПДК и особо допустимые концентрации (ОДК) химических веществ. В случае их отсутствия сравнение уровней загрязнения проводится с местным фоном (Ф). Оценку опасности загрязнения почв комплексом тяжелых металлов (ТМ) проводят также по индексу загрязнения Zф. К допустимой категории относятся почвы с Zф < 16, к умеренно опасной — с 16 < Zф < 32, к опасной — с 32 < Zф < 128, к чрезвычайно опасной — с Zф > 128. Оценку почв проводят в соответствии с оценочными показателями санитарного состояния почвы населенных мест. В качестве показателя по химическому состоянию берут санитарное число - это частное от деления количества белкового азота (мг/100 г абсолютно сухой почвы) на количество органического азота (в тех же единицах). При попадании в почву загрязнений содержание opганического азота увеличивается. В качестве показателя бактериального загрязнения почвы используют титр кишечной палочки и титр одного из анаэробов, т.о. определение количества изменяемого параметра на единицу объема. Показателем санитарно-гельминтологического загрязнения состояния почвы является число яиц гельминтов в 1 кг почвы, а санитарно-энтомологического - наличие личинок и куколок мух в 0,25 м ее поверхности.
Эрозия почв и методы борьбы с ней
Эрозия представляет собой разрушение и снос почвенного покрова (иногда и почвообразующих пород) потоками воды или ветром. При этом разрушается самый плодородный верхний слой почвы, для создания которого природе понадобился срок, исчисляемый десятками и сотнями миллионов лет (средняя скорость почвообразования 0,5... 2 см за 100 лет на подготовленном субстрате) Различают ветровую и водную эрозии почв. Ветровая эрозия подразделяется на региональную, обусловленную пыльными (черыми) бурями и захватывающую огромные территории (до сотен га), и местную (повседневную). Водная эрозия может быть плоскостной и овражной. Плоскостная эрозия представляет собой смыв почвы струйками и ручейками талой или ливневой водой и обычно первая может привести к овражной эрозии, если не осуществлять природоохранные (почвозащитные) мероприятия. Смываемый слой почвы, в результате дождевых или талых вод, выносится в реки и водоемы, вызывает их заиление. Водная эрозия приводит часто к разрушению дорог, линий связи и других коммуникаций. В почвах в результате эрозии уменьшается содержание азота и усвояемых растениями фосфора и калия, изменяется и содержание ряда микроэлементов (йода, меди, цинка, кобальта, марганца, никеля, молибдена), от которых зависит не только урожаи, но и качество сельскохозяйственной продукции. Эрозия способствует проявлению почвенной засухи. Это объясняется тем,
что значительная часть осадков стекает со склоном. Кроме того, на почвах с плохими физическими свойствами увеличивается потеря влаги при испарении с ее поверхности и транспирацию влаги растениями. Таким образом, эрозия почв — это один из важнейших факторов деградации
почв и земельных угодий. Методы борьбы с эрозией почв весьма разнообразны и зависят от почвенно-климатических и агроэкономических условий. Они должны осуществляться на основе внедрения зональных систем земледелия. Так, от
ветровой эрозии разработаны следующие почвозащитные мероприятия: - применение почвозащитных севооборотов с полосным размещением посевов и паров; - залужение сильно эродированных земель; - буферные полосы из многолетних трав; - снегозадержание; - Выращивание полезащитных лесных полос;От водной эрозии проводят следующие мероприятия: - обработка почв и посевов схозяйственных культур поперек склона; - углубление пахотного слоя и другие способы, уменьшающие сток поверхностных вод;
- почвозащитные севообороты; - полосное размещение сельскохозяйственных культур; - залужение крутых склонов;
В горных районах эффективно устройство противоселевых сооружений, террасирование, облесение и залужение склонов, сохранение горных лесов.
Рекультивация почв
В процессе строительства как промышленных объектов, так и других любыхзданий и сооружений, в том числе при прокладке туннелей, дорог, коммуникаций и других всевозможных сооружений нарушается почвенный и
растительный покров. Все нарушенные земли можно разделить на две группы: 1. земли с насыпными грунтами — промышленные отходы, отвалы горных пород при открытых и подземных разработках полезных ископаемых (плоские, хребтовые и другие по форме); 2. территории, поврежденные в результате выемки горных пород, полезных
ископаемых, грунтов и почв — карьеры, разрезы, деформированные вследствие просадок, площади горных отводов на подземных работах, поверхности техногенных загрязнений вокруг горнодобывающих, металлургических и других предприятий — загрязнителей природной среды.
Для восстановления плодородия почвы и растительного покрова применяют рекультивацию, которая включает в себя компекс мероприятий, направленных на восстановление продуктивности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей среды. На действующих предприятиях, связанных с разрушением земель, рекультивация должна быть неотъемлемой частью технологических процессов. Как правило, рекультивация земель является составной частью сохранения ландшафтов в
районах добычи и переработки минерального сырья.
Рекультивация подразделяется на два этапа: горно-технический и биологический. Горно-технический этап начинается со снятия и буртования плодородногослоя (если он не нарушен). Мощность такого слоя определяется по
почвенной карте, а при ее отсутствии — специалистами -почвоведами путем проведения специальных исследовании.
Почвенный слой, как правило, снимается бульдозером или грейдером и укладывается в бурты (кавальеры), которые хранятся до окончания строительных работ на площадке. Чтобы почва в буртах не размывалась водой или не раздувалась ветром в период хранения, рекомендуется бурты засевать травами, либо клевером, люцерной.
Биологический этап состоит в восстановлении плодородия нарушенных земель, создании и наращивании гумусового слоя почв путем посева трав, кустарниковых и древесных насаждений; допускается выращивание схозяйственных культур. Восстановление территорий осуществляется по различным направлениям предполагаемого использования:
- для нужд сельхозпроизводства (земледелие, садоводство и т. п.); - для лесонасаждения, включая и промышленное лесопроизводство; - в целях создания водоемов различного назначения (рыборазведения, водоснабжения, устройства рекреационных зон и т.п.);- под жилищное и промышленное строительство и др. На успех рекультивации влияют многие факторы:- петрографический и химический состав горных пород, складируемых в отвалах, кислотно-щелочные характеристики фильтрующихся сквозь них поверхностных, грунтовых и подземных вод;- наличие примесей химических элементов в виде самостоятельных минералов или иных форм, способных переходить в растворимые в воде
соединения (соли) с последующим накоплением в почвах и растительности и представляющих нередко токсичные вещества (ртуть, кадмий, селен, мышьяк и многие другие элементы); - формы отвалов, крутизна откосов и др.