WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаЕкологія, Природокористування → Вплив кислотних дощів на грунти - Реферат

Вплив кислотних дощів на грунти - Реферат

Реферат на тему:

Вплив кислотних дощів на грунти

Протягом останніх кількох десятків років простежується щораз більше послаблення життєздатності деревостанів, унаслідок чого з'являються нові хвороби дерев, причини яких досі однозначно не з'ясовані. Це спричинює зубожіння видового складу деревостанів, зменшення їхньої біологічної стійкості, зниження продуктивності й здатності виконання позапродуктивних функцій. Найімовірнішою гіпотезою, яка пояснює причини відмирання лісів, уважають явище кислотних дощів.

Близько 90% кислототворних складників, які містяться в атмосферному повітрі, мають антропогенне походження. Викиди в атмосферне повітря, перш ніж осядуть на поверхні ґрунту, зазнають впливу атмосферних чинників, унаслідок чого відбувається їхнє механічне, фізичне і хімічне перетворення. Темп і можливість цих перетворень залежать від шляху проходження, часу перебування у довкіллі та реакції сполук на дії довкілля. В результаті взаємодії, як звичайно, зазнають впливу як субстанції, що потрапляють у навколишнє середовище, так і саме середовище. Поживні речовини (біотрофи) – крім фосфору – можуть надходити в лісові екосистеми разом з забрудненням повітря. Кількісно переважають кислототворні субстанції, передусім SO2 і NОx.

У природних умовах окиснення атмосферних опадів залежить від наявності так званих кислототворних газів (SO2, NОx та ін.) і окиснювачів, які містяться в атмосфері (О2, Н2О2, гідроксидна група ОН та ін.). Практично вміст кислот в атмосферних опадах визначений винятково сильними кислотами (Н2SO4, НNО3 та ін.). Описане явище веде до виникнення кислотних дощів. Звідси припущення, що, роблячи водні розчини на міцних кислотах (Н2SO4, НNО3) та їхніх сумішах з певним рН і впливаючи ними на ґрунт, отримаємо ефект, наближений до дії кислотних опадів, які утворюються у атмосферному повітрі.

Штучні кислотні дощі, як і природні опади, впливають на ґрунт. У разі надміру кислоти в ґрунті відбувається заміщення катіонів (Ca, Mg, K, Na) аніонами (протони Н+ і

катіонові кислоти). Це зумовлює зменшення насиченості основами. Згідно з переліком Хофмайстера, у цій реакції спочатку вивільняються одновалентні катіони (K, Na), потім – двовалентні (Mg, Ca та ін.), а далі – тривалентні (наприклад, алюміній та ін.) [20]. Вивільнені під час дисоціації кислот протони призводять до закиснення, якщо не зазнають впливу буферних систем [17].

Кислотний дощ мобілізує як поживні речовини, так і токсичні, зумовлюючи їхнє вимивання з ґрунту. Вчені [14] виявили зниження рН верхніх шарів субстратів окремих літологічних ґрунтів (пісок, глинисті ґрунти) і збільшення обмінної кислотності (для піску) разом зі зростанням кислотності штучних дощів на суміші сірчаної й азотної кислот. Дослідження [11] засвідчили зміну рН на півтори одиниці у вертикальному розрізі ґрунтів до глибини від 0 до 35 см. Раніше аналогічні висновки зробив [18], який зазначив про збільшення закиснення ґрунтів уже через два роки після підливання їх кислотними дощами. Швидкість цього процесу пов'язана з хімічним складом атмосферних опадів.

Окремі хімічні властивості субстрату. Хімічний склад ґрунтів та вміст мікро- і макроелементів є результатом впливу низки факторів, з яких до найважливіших зараховуємо: мінеральний склад ґрунтів, потрапляння поживних речовин з атмосферного повітря і ґрунтових вод, інтенсивність природних та антропогенних процесів, що відбуваються в екосистемі. До цих факторів належать і кислотні дощі, які можуть значно пришвидшити процес або позитивно впливати на вимивання лугів, тим самим поглиблюючи процес деградації ґрунтів.

Кислотність ґрунтів. Підливання субстрату штучними кислотними дощами спричинило закиснення ґрунтів, тоді як зрошування водою ємностей, прийнятих за точку відліку (ємності контрольні), зумовлювало зростання реакції рН (вода, застосована для дослідів, мала рН 7,8).

Від початку експерименту в піщаних ґрунтах рН водне становило 5,9, рН сольове –близько 5,0, у глинистих субстратах рН водне і сольове, відповідно, – від 5,5 до 7,5 і від 4,6 до 6,9, тоді як рН водне і сольове торфового субстрату коливалися від 3,2 до 5,4 і від 2,4 до 4,7.

Підливання ґрунтів кислотними дощами з рН 2,5 протягом трьох років призвело до зміни рН водного у піщаних субстратах на 0,2–0,8 одиниці, сольового – від 0,4 до 1,4 одиниці залежно від того, на якій кислоті виконано штучні кислі розчини: сірчаній, азотній чи їхній суміші. Це стосується шару ґрунту до глибини 15 см.

З глибини 15 см кислотність ґрунту змінювалась на одиницю під впливом кислотного чинника на азотній кислоті. У шарах ґрунту нижче 20 см не виявлено змін реакції незалежно від рН водних розчинів.

Найбільша розбіжність значення рН виявлена в разі впливу штучних кислотних дощів на суміші сірчаної й азотної кислот. При рН 2,5 кислотного чинника у шарі ґрунту товщиною 15 см рН водне змінилося в межах від 0,5 до 1,5 одиниці, сольове – від 1,3 до 1,5 одиниці; при рН 3,0 кислих водних розчинів кислотність ґрунту в шарі до 15 см змінювалась від 0,3 до 1,5 одиниці у воді та від 0,3 до 1,1 - у KCl; при рН 3,5 кислих водних розчинів кислотність ґрунтів змінилася на 0,3 (рН водне) і 0,2 одиниці (рН сольове). Кислотні розчини з рН 4,0 і 4,5, а також вода з артезіанської свердловини (рН 7,8) не зумовлювали зниження рН ґрунтів, а, навпаки, стали причиною їхнього залуження. Кислотні дощі з рН 4,0 спричинювали зміну реакції верхніх шарів піщаного ґрунту (до 5 см) на 0,2 одиниці.

Вміст макро- і мікроелементів. У проведеному експерименті рівень окремих складників залежав від їхньої наявності в ґрунті і потрапляння з водою, яку

використовували для підливання. Цей вплив можна визнати незначним. Прийнято, що різниці у вмісті іонів окремих елементів, які наявні у різних ємностях, були результатом підливання штучними кислотними дощами з різним значенням рН.

Разом зі збільшенням глибини ґрунтового профілю незначно зростає вміст натрію. Ця тенденція особливо виразна на піщаних ґрунтах і торфах. Серед трьох видів штучних кислих дощів ця залежність найвиразніша в разі дії суміші сірчаної й азотної кислот, порядок незначно змінився на більше зв'язаних ґрунтах. Різниці у вмісті натрію в ґрунті під дією розчинів сірчаної й азотної кислот незначні, тоді як у випадку дії суміші кислот H2SO4 i HNO3 вони є значно більшими.

Вміст калію зменшується зі збільшенням глибини ґрунтового профілю в разі дії на нього водних розчинів незалежно від хімічного складу кислотного впливу. Тут є виразна залежність між зменшенням кислотності ґрунтів і різновидом кислотних дощів. Ґрунти, на які діяли кисліші розчини, мають набагато більший вміст калію, ніж ґрунти, на які впливали лужні розчини (контрольні поверхні). Це явище не простежується на глинистих субстратах.

Вміст кальцію формується по-різному залежно від різновиду субстрату і хімічного складу кислотного впливу. Здебільшого у верхніх шарах ґрунтового профілю зафіксовано більший вміст Са, що зменшувався до глибини 25 см і зростав у найнижчому горизонті. Найвиразніше це явище виявлено на торфових субстратах, тоді як найбільше відхилення від описаної тенденції є на глинах.

Не виявлено виразної тенденції у розподілі вмісту магнію залежно від глибини ґрунтового горизонту, а також кислотного впливу внаслідок підливання.

У межах досліджуваного ґрунтового профілю зафіксовано незначне збільшення вмісту заліза у верхніх шарах, однак цей результат не є однозначним. Більші різниці виявлено під час підливання субстрату сумішшю сірчаної й азотної кислот. У випадку дії на ґрунти штучних кислотних дощів на основі H2SO4 i HNO3 вміст Fe в ґрунтах на 20% менший, ніж у разі дії кислотного чинника на основі суміші кислот.

Вміст фосфору в ґрунті суттєво не залежить від кислотності водних розчинів і різновиду кислотних чинників. Зареєстровано виразний зв'язок між його вмістом та глибиною ґрутового профілю. Найменша кількість фосфору є у верхньому шарі ґрунтів (крім тих, які перебували під впливом суміші кислот), а найбільші – у найнижчому горизонті, тобто на глибині близько 35 см. Розміщення Р2О5 в різних шарах ґрунту наближене до розміщення кальцію.

У результаті аналізів виявлено незначну різницю вмісту загального азоту в ґрунтах залежно від складу кислотних дощів. Найбільший вміст Nзаг мають ґрунти з найнижчим рН, які перебувають під впливом найкислішого чинника на основі як сірчаної, так і азотної кислот. Подібну тенденцію виявляють ґрунти, підлиті водними розчинами суміші кислот H2SO4 i HNO3, у цьому разі абсолютні показники є дещо вищими.

Вміст вуглецю більший у ґрунтах, підлитих водними розчинами з нижчою реакцією рН. Ця закономірність простежується в разі дії кислотних дощів на основі сірчаної, азотної кислот та їхньої суміші, у випадку кислотних дощів на основі сірчаної кислоти різниці були найвиразнішими.

Кількість марганцю в окремих шарах ґрунтового профілю залежить від виду субстрату. На піщаних ґрунтах незалежно від складу кислотного чинника більший вміст цього елемента зафіксовано в разі підливання їх розчинами з рН 2,5. Ємності, підлиті розчинами з рН 3,0 і 3,5, мали найбільший вміст Mn, який зменшувався зі зростанням рН штучних кислотних дощів. Найнижчий вміст цього складника мали ґрунти в

контрольних ємностях, які підливали кислотними дощами з рН 7,8. У межах ґрунтового профілю отримані результати не дають змоги виявити точні закономірності. На торфових і глинистих ґрунтах не простежено жодних виразних тенденцій. Найменший вміст Mn виявлено в ґрунтах, підлитих штучними кислотними дощами з рН 2,5 і 3,0, найбільший – у межах рН 3,5 до 4,5 з наступним зменшенням при рН 7,8, тобто в разі підливання ємностей чистою водою.

Найбільший вміст цинку зареєстровано в ґрунтах, підлитих кислими водними розчинами з найнижчим рН незалежно від різновиду субстрату і типу кислотного чинника. Під час аналізу розміщення цього елемента в межах ґрунтового профілю найбільший вміст виявлено у глибших шарах (від 25 до 35 см).

Отримані результати не дають підстав зробити висновки щодо впливу кислотного чинника на розміщення міді в межах ґрунтового профілю і зміну її кількості. Аналіз засвідчив тільки підвищену кількість елемента в досліджуваних ґрунтах порівняно з контрольними.

У більшості аналізованих випадків вміст свинцю нижчий у ґрунтах, підлитих кислотними дощами в межах рН від 3,0 до 4,0. У третині випадків простежено збільшення вмісту цього елемента в ґрунтах при рН 2,5 кислих розчинів щодо контрольних ємностей. Виразна тенденція, яка полягає у збільшенні вмісту свинцю в ґрунті, зафіксована в разі дії водних розчинів на основі сірчаної й азотної кислот. Аналізом виявлено зменшення вмісту свинцю з поглибленням ґрунтового профілю.

У випадку дії на ґрунти кислотних розчинів на основі сірчаної кислоти та суміші сірчаної й азотної кислот зареєстровано збільшення рівня кадмію зі зростанням кислотності розчинів. Це стосується мінеральних і торфових ґрунтів. Унаслідок впливу кислотного чинника на основі азотної кислоти отримано зворотну тенденцію, тобто ґрунти мали менший вміст кадмію в разі підливання їх водними розчинами з нижчим рН.

Loading...

 
 

Цікаве