Основные абиотические составные почвы (твердое вещество, почвенная влага, почвенный воздух), их естественный химический состав и гигиеническая характеристика

Почва состоит из биотической (почвенные микроорганизмы), и абиотической компонент. Абиотическая компонента включает твердое вещество почвы (минеральные и органическое соединения и органо-минеральные комплексы), почвенную влагу и почвенный воздух.

Минеральные (неорганические) вещества почвы на 60-80% представлены кристаллическим кремнеземом (кварц), а также алюмосиликатами (полевой шпат, слюда, вторичные глинистые минералы). Здесь содержатся практически все эле­менты периодической системы Д.И. Менделеева преимущественно в виде солей.

Органические вещества почвы представлены как собственно органическими соединениями почвы (гуминовые кислоты, фульвокислоты и прочие), синтезированными почвенными микроорганизмами (именно это и называется гумусом), так и посторонними для почвы органическими веществами, попавшими в почву извне вследствие естественных процессов и техногенного (антропогенного) загрязнения.

Почвенная влага может находиться в твердом и жидком состоянии, а также в виде пара. Наибольший интерес, с гигиенической точки зрения, имеет жидкая влага. Она может находиться в форме: 1) гигроскопической воды, конденсирующейся на поверхности почвенных частиц; 2) пленочной воды, удерживающейся на поверхности почвенных частиц; 3 ) капиллярной воды, удерживающейся капиллярными силами в тонких порах почвы; 4) свободной гравитационной воды, находящейся под действием силы тяжести или гидравлического напора и заполняющей крупные поры почвы

Почвенный воздух - смесь газов и пара, заполняющих поры почвы. По составу отличается от атмосферного и постоянно взаимодействует с ним, путем диффузии, за градиентом концентраций. Почвенный воздух и вода являются антагонистами относительно пространства пор. Естественный состав почвенного воздуха регулируется скоростью использования кислорода и образования диоксида углерода вследствие микробиологических процессов минерализации органических веществ. С увеличением глубины содержание в почвенном воздухе диоксида углерода увеличивается, а кислорода уменьшается.

Методичка…

Почва состоит из твердой (минеральной), органической жидкой (почвенный раствор) и газообразной (почвенный воздух) частей. В составе твердой части почвы можно встретить соединения всех известных элементов. Главное место в твердой части почвы занимает минеральная часть и только торфяники состоят почти целиком из органической части.

Химический состав минеральной части почвы определяется ее происхождением (материнской породой). Так, неорганические вещества почвы

на 60%-80% представлены кристаллическим кремнеземом или кварцем. В составе глинистых почв преобладают соединения алюминия (AL2O3), песчаных – кремния (SiO2), известковых – кальция (CaO). В общем следует считать, что в составе минеральной части почвы по степени преобладания встречаются: SiO2, AlO3, Fe2O3, K2O, Na2O, MgO и CaO. В почвах распространены соли угольной, серной фосфорной, хлористоводородной, азотной и др. кислот. Значительное место в минералогическом составе почвы занимают алюмосиликаты (полевые шпаты, слюда, хлориты). Наибольший гигиенический интерес с гигиенической точки зрения представляют фтор, йод, марганец, медь, цинк, молибден и др., содержащиеся в почвах в микроколичествах.

Магматические и осадочные породы и породообразующие минералы являются главным природным источником тяжелых металлов. Многие минералы в виде высокодисперсных частиц включаются в качестве акцессорных (микропримесей) в массу горных пород. Примером таких минералов являются минералы титана (брусит, ильменит, анатаз), хрома. Многие элементы поступают в атмосферу с космической и метеоритной пылью, с вулканическими газами, горячими источниками, газовыми струями.

Органические вещества почвы представлены как собственно органическими (гуминовые кислоты, фульвокислоты и т.д.), синтезированными почвенными микроорганизмами (гумус), так и чужеродными для почвы органическими веществами, поступившими в почву извне.

Гумус представляет собой продукты распада веществ растительного и животного происхождения, а также вещества, образовавшиеся в результате реакций, протекающих при их распаде. Содержание гумуса в верхних слоях почвы составляет от десятых долей процента до 15–18% в черноземных почвах, а мощность пластов гумуса – от нескольких сантиметров до 1–1,5 метров. В форме гумусовых веществ сосредоточены огромные запасы углерода, значительно превышающие биомассу живых организмов. Отличаясь сложным

строением, гумусовые вещества почвы обусловливают емкость поглощения почвы, играют огромную роль в формировании ее структуры, определяют физические свойства, плодородие. Увеличение в 2–3 раза содержания углерода в почве свидетельствует о возможном ее загрязнении. Отношение углерода гумуса к углероду растительного происхождения носит название коэффициента гумификации. Уменьшение этого коэффициента в 1,5–2 раза по сравнению со стандартными величинами свидетельствует о загрязнении почвы органическими соединениями. О степени загрязнения свидетельствует и содержание органического азота (санитарное число Хлебникова).

Гигиеническое значение почвенной влаги состоит в том, что почти все химические вещества растворены в воде, биохимические процессы проходят в водной среде, биологические формы (бактерии, вирусы, яйца гельминтов, простейшие) передвигаются с почвенной влагой. Влага почвы находится в твердом, жидком и парообразном состоянии. Наибольшее значение имеет жидкая фракция, особенно пленочная, капиллярная и гравитационная влага, обеспечивающая биохимические и биологические процессы самоочищения почвы, поддерживающая ее водно-солевой баланс.

Почвенный воздух обеспечивает процессы самоочищения почвы как в верхних слоях, так и в более глубоких (6–8 метров от поверхности). При содержании кислорода ниже 2% химические и биохимические процессы самоочищения резко замедляются. Кроме свободного воздуха, в почве содержится значительное количество газов, образующихся в результате разложения органических веществ и других химических преобразований: окислы углерода, сероводород, аммиак, токсические примеси и т. д.

Почвенные микроорганизмы. На всех широтах от Арктики до тропиков почва населена многочисленными и разнообразными видами микроорганизмов. Количество микробов в почве исчисляется сотнями и тысячами миллионов в 1 г почвы. Они свободно передвигаются в жидкой фазе почвы или адсорбированы

Основные физические свойства почвы (механический состав, влажность, пористость, водопроницаемость, фильтрационная способность, воздухопроницаемость, капиллярность, влагоемкость). Их гигиеническое значение.

Под пористостью почвы понимают суммарный объем пор в почве в единице объема, выраженный в процентах. Чем выше пористость, тем ниже фильтрационная способность почвы. Так, пористость песчаной почвы составляет 40%, торфяной – 82%. Торфяная почва более сырая и нездоровая. Наиболее благоприятной является пористость почвы в пределах 60–65%, так как в ней создаются наиболее благоприятные условия для самоочищения, при более высокой или низкой пористости эти процессы значительно тормозятся или вообще приостанавливаются.

Под воздухопроницаемостью понимают способность почвы пропускать воздух через свою толщу. Проходимость почвы для воздуха определяется

только величиной ее пор и не зависят от их общего объема. Насыщение почвы воздухом зависит от атмосферного давления, разности температуры, понижения уровня почвенных вод. Обогащение почвы кислородом имеет важное гигиеническое значение, связанное с биохимическими процессами окисления органических веществ.

Фильтрационная способность или водопроницаемость воды – это способность почвы пропускать воду, поступающую с поверхности. Наибольшей фильтрационной способностью обладают песчаные почвы. Фильтрационная способность почвы определяет уровень накопления запасов воды в недрах земли, а также и загрязнение подземных водоисточников опасными в санитарном отношении поверхностными стоками населенных мест.

Под влагоемкостью почвы понимают количество влаги, которое способна удержать почва сорбционными и капиллярными силами. Влагоемкость тем больше, чем меньше величина пор почвы и чем больше их объем. Поэтому, чем выше зернистость почвы, тем больше ее влагоемкость.

Капиллярность почвы – это способность поднимать по капиллярам воду из нижних горизонтов в верхние. Чем почва более крупнозерниста и более мелкопористая, тем более ее капиллярность. Высокая капиллярность почвы может стать причиной сырости в здании