Анализ почвы

Водородный показатель (pH) водной вытяжки почвы

Одно из важнейших свойств водных растворов – их кислотность (или щелочность), которая определяется концентрацией ионов Н+ и ОН–. Определенные значения рН имеют исключительно большое значение для жизнедеятельности живых организмов. Биохимические процессы в них должны протекать при строго заданной кислотности. Биологические катализаторы – ферменты способны работать только в определенных пределах рН, а при выходе за эти пределы их активность может резко снижаться.

При исследовании почвы рН является одной из наиболее важных характеристик. Разные почвы могут иметь рН от 4,5 до 10. По значению рН, в частности, можно судить о содержании в почве питательных веществ, а также о том, какие растения могут успешно расти на данной почве.

Например, рост фасоли, салата, черной смородины затрудняется при рН почвы ниже 6,0; капусты – ниже 5,4; яблони – ниже 5,0; картофеля – ниже 4,9. Кислые почвы обычно менее богаты питательными веществами, поскольку хуже удерживают в себе катионы металлов, необходимые растениям. Например, попавшие в почву ионы водорода вытесняют из нее связанные ионы Са2+. А вытесненные из глинистых (алюмосиликатных) пород ионы алюминия в больших концентрациях токсичны для сельскохозяйственных культур.

Водородный показатель (pH) солевой вытяжки почвы

Одно из важнейших свойств водных растворов – их кислотность (или щелочность), которая определяется концентрацией ионов Н+ и ОН–. Поскольку рН водной вытяжки - величина неустойчивая, сильно изменяющаяся в течение вегетационного периода, в практике стали определять рН почвы не только в водной, но и в солевой вытяжке. Если почва обладает обменной кислотностью, то в солевой вытяжке обнаруживается большая кислотность, в связи с чем показатель рН солевой вытяжки ниже, чем рН водной. Кислота, образующаяся при вытеснении из почвы алюминия во время обработки ее раствором нейтральной соли, и обменнопоглощенный водород, который переходит в солевую вытяжку, составляют обменную кислотность почвы. Следовательно, обменная кислотность - это кислотность, обусловленная обменнопоглощенными ионами водорода и ионами алюминия, которые извлекаются из почвы При обработке ее раствором нейтральной соли.

3,4-бенз(а)пирен в почве

Бензпирен— ароматическое соединение, представитель семейства полициклических углеводородов, вещество первого класса опасности.

В окружающей среде накапливается преимущественно в почве, меньше в воде. В чистом виде представляет собой жёлтые пластинки и иглы, легко расслаивающиеся на более мелкие. Хорошо растворим в неполярных органических растворителях: бензоле, толуоле, ксилоле, ограниченно растворим в полярных, практически нерастворим в воде.

Бенз(а)пирен является наиболее типичным химическим канцерогеном окружающей среды, он опасен для человека даже при малой концентрации, поскольку обладает свойством биоаккумуляции. Будучи химически сравнительно устойчивым, бенз(а)пирен может долго мигрировать из одних объектов в другие. В результате многие объекты и процессы окружающей среды, сами не обладающие способностью синтезировать бенз(а)пирен, становятся его вторичными источниками. Бенз(а)пирен оказывает также мутагенное действие.

Международная группа экспертов отнесла бенз(а)пирен к числу агентов, для которых имеются ограниченные доказательства их канцерогенного действия на людей и достоверные доказательства их канцерогенного действия на животных. В экспериментальных исследованиях бенз(а)пирен был испытан на девяти видах животных, включая обезьян. В организм бенз(а)пирен может поступать через кожу, органы дыхания, пищеварительный тракт и трансплацентарным путём. При всех этих способах воздействия удавалось вызвать злокачественные опухоли у животных.

Нефтепродукты в почве 

Нефтепродуукты — смеси углеводородов, а также индивидуальные химические соединения, получаемые из нефти и нефтяных газов. К нефтепродуктам относятся различные виды топлива (бензин, дизельное топливо, керосин и др.), смазочные материалы, электроизоляционные среды, растворители, нефтехимическое сырьё. Нефтяное загрязнение почв изменяет свойства почв, очистка от нефти очень сильно затруднена. Нефть попадает в почву при разведке и добыче нефти, при авариях на нефтепроводах, при авариях речных и морских нефтеналивных судов, утечках нефтепродуктов на нефтебазах, АЗС. Нефть обволакивает почвенные частицы, почва не смачивается водой, частицы ее слипаются, гибнет микрофлора, растения не получают должного питания. В аналитическом значении к НП относятся неполярные и малополярные углеводороды, растворимые в гексане и не сорбирующиеся оксидом алюминия. Под это определение попадают практически все топлива, растворители и смазочные масла, но не попадают тяжёлые смолы и асфальтены, являющиеся постоянными компонентами нефти и битумов, а также ряд веществ, образующихся в результате микробиологических и физико-химических процессов из НП при их длительном нахождении в почвах.

Свинец в почве

Свинец — элемент IV группы 6-го периода периодич. системы Д. И. Менделеева, номер 82, атомная масса 207,19. Самородный свинец встречается редко. Свинец — мягкий, ковкий и пластичный металл серого цвета. На воздухе быстро покрывается тонким слоем окиси, защищающим его от дальнейшего окисления.Проблема загрязнения окружающей среды свинцом и его соединениями — одна из наиболее актуальных экологических проблем в мире, в том числе и в России. В последнем столетии в результате возросшего использования свинца в промышленности, транспорте, быту существенно увеличилась доля населения, подверженного его опасному воздействию. Риск для здоровья людей, в первую очередь детей, усугубляется высокой токсичностью свинца и его способностью накапливаться в организме человека. Отравление свинцом возможно буквально повсеместно. Особенно это актуально для жителей больших городов- металл свинец содержится в городском воздухе из-за выбросов заводов, а также в питьевой воде и некоторых пищевых продуктах, которые при транспортировке и хранении находятся в контейнерах, содержащих свинец. Отравление свинцом грозит нам даже от городской пыли, густым слоем устилающей улицы летом.

Никель в почве

Никель — элемент десятой группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 28. 

Биологическая роль никеля заключается в участии в структурной организации и функционировании основных клеточных компонентов – ДНК, РНК и белка. Наряду с этим он присутствует и в гормональной регуляции организма. До настоящего времени в литературе не встречаются данные о дефиците никеля для растений, однако в ряде экспериментов установлено положительное влияние внесения никеля в почвы на урожайность сельскохозяйственных культур, которое, возможно, связано с тем, что он стимулиру­ет микробиологические процессы нитрификации и минерализации соединений азота в почвах. Токсичность никеля для растений проявляется в подавлении процессов фотосинтеза и транспирации, появлении признаков хлороза листьев. Избыточное поступление металла в организм животных и человека может быть связано с интенсивным техногенным загрязнением почв и растений этим элементом.

Медь в почве

Медь — элемент одиннадцатой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 29.Простое вещество медь - это пластичный переходный металл золотисто-розового цвета. C давних пор широко используется человеком.

Медь – является одним из важнейших незаменимых элементов, необходимых для живых организмов. В растениях она активно участвует в процессах фотосинтеза, дыхания, восстановления и фиксации азота. Наряду с другими микроэлементами для питания и нормального развития растениям необходима медь. Если ее в почве недостаточно, то в растениях накапливается больше нитратов, а хлорофилл быстро разрушается. По сравнению с цинком медь является менее подвижным металлом в почве и, преимущественно, концентрируется на поверхности почвы. Источниками поступления соединений меди могут быть удобрения, растворы для опрыскивания сельскохозяйственных растений, бытовые и коммунальные отходы.

Цинк в почве

Цинк - элемент побочной подгруппы второй группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 30. Простое вещество цинк при нормальных условиях — хрупкий переходный металл голубовато-белого цвета.

Баланс цинка в поверхностных слоях почв в различных экосистемах показывает, что атмосферное и антропогенное поступление его в почву превышает вынос за счет выщелачивания и образования биомассы. Только в условиях избыточного увлажнения вынос цинка с водными потоками выше, чем его поступление. Главными источниками поступления цинка в почву являются отходы промышленных производств, таких как цветная металлургия, лакокрасочная промышленность, гальваническое производство, а также коммунально-бытовые отходы и илы городских очистных сооружений. Важными факторами, влияющими на подвижность Zn в почвах, являются содержание глинистых минералов и величина рН. При повышении рН элемент переходит в органические комплексы и связывается почвой. Ионы цинка также теряют подвижность, попадая в межпакетные пространства кристаллической решетки монтмориллонита. С органическим веществом Zn образует устойчивые формы, поэтому в большинстве случаев он накапливается в горизонтах почв с высоким содержанием гумуса и в торфе.

 Ртуть в почве

Ртуть - элемент шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 80, относящийся к подгруппе цинка. Простое вещество ртуть — переходный металл, при комнатной температуре представляющий собой тяжёлую серебристо-белую жидкость, пары которой чрезвычайно ядовиты. 

Ртуть отличается исключительно сильной биологической и химической активностью, а также лёгкостью изменения агрегатного состояния из жидкого к газообразному и наоборот. Рост концентрации ртути в почвах может происходить под влиянием геологических факторов и в результате антропогенного действия. Поступающая в почву ртуть накапливается в верхнем горизонте, так как не подвергается вымыванию в глубокие слои, что связано с большой способностью почвы к сорбированию ртути.Воздействие ртути — даже в небольших количествах — может вызывать серьёзные проблемы со здоровьем и представляет угрозу для внутриутробного развития плода и развития ребёнка на ранних стадиях жизни. Ртуть может оказывать токсическое воздействие на нервную, пищеварительную и иммунную системы, а также на легкие, почки, кожу и глаза. Наиболее ядовиты пары́ и растворимые соединения ртути. Сама металлическая ртуть менее опасна, однако она постепенно испаряется даже при комнатной температуре.

Радий-226 в почве

Радиоактивный изотоп химического элемента радия с атомным номером 88 и массовым числом 226. Принадлежит к радиоактивному семейству урана-238, так называемый ряд урана-радия. Уран и торий являются родоначальниками двух радиоактивных семейств, в которые входят в результате цепочек α- и β-распадов ряд других естественных радионуклидов. Содержание естественных радионуклидов в почвах, как правило, наследуется от почвообразующих пород. Радий-226 является источником альфа-излучения и считается потенциально опасным для костной ткани человека.