CC BY
21
А.А. Околелова
д.б.н., профессор кафедры промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности Волгоградского государственного технического университета
A.A. Okolelova Doctor of biological Sciences, Professor of the Department of industrial ecology
and life safety Volgograd State Technical University (allaokol@mail ru)
В.Ф. Желтобрюхов д.т.н., профессор, завкафедрой промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности Волгоградского государственного технического университета
V.F. Zheltobryukhov doctor of technical Sciences, Professor, head of Department of industrial ecology and safety of vital functions
Volgograd State Technical University (z_vl_f@mail.ru)
Г.С. Егорова
д.с.н., декан агрономического факультета, зав.кафедрой почвоведения и общей биологии Волгоградского государственного аграрного университета
G.S. Egorova
doctor of agricultural Sciences, Dean of the agronomy faculty, head of the Department of soil science and General biology Volgograd State Agricultural University (agrovgsha@mail. ru)
Аннотация: Экологические функции почв их описание и классификация включены в учебники по почвоведению. В данной работе уделено внимание только одной, но чрезвычайно многогранной - возможности почв защищать сопредельные среды и живые организмы от токсикацииполлютантами органического и неорганического происхождения, деструкции. The summary: Ecological functions of soils, their description and classification are included in textbooks on soil science. In this work the attention is given to only one, but very many-sided function- the possibility of soil protection of the neighbouring environment and living organisms from toxication by pollutants of organic and inorganic origin, destruction.
Ключевые слова: почва, экологические функции почв, зашита сопредельных сред от пол-лютантов различного агрегатного состояния от инфекций, самозащита от отравления. Keywords: soil, Ecological functions of soils, protection of neighbouring environment from pollutants of different aggregative state, from infection, self-protection from poisoning.
МЕХАНИЗМЫ ОЗДОРОВИТЕЛЬНОЙ ФУНКЦИИ ПОЧВ
Для того, чтобы обеспечивать устой- 1880-1890 гг. немецкие ученые опублико-
чивое состояние экосистем почва сама вали свои работы, посвященные этой теме.
должна быть здорова. Известно, что в Это Й. Фодор «Гигиена почвы» и М. Пе-
тенкофер «Почва и ее влияние на здоровье человека». В 1878 г. А. П. Доброславин отмечал, что в городах люди заболевают и причины тому разные, но в большинстве случаев они зависят от земли, на которой они живут [цит. по 1].
«Здоровье почвы - способность почвенной биосистемы (педоценоза) в заданных пространственных границах поддерживать продуктивность растений, животных, приемлемое качество воды и воздуха, а также обеспечивать здоровье людей, животных и растений. Здоровая почва не содержит техногенные радионуклиды, ксе-нобиотические и природные поллютанты, а также (фито)патогенные агенты верх допустимых санитарно-гигиенических, экологических и фитосанитарных нормативов» [2, с. 364].
Защита сопредельных сред. От твердых поллютантов. Почва является сорбционным барьером. В ней выделяют пять видов поглотительной способности, которые действуют одновременно. Это мощный механизм накопления любых соединений. Она веками удерживает поллю-танты и ксенобиотики, защищая собой сопредельные среды и биоту от токсикантов. Период полуудаления кадмия изменяется от 13 до 110 лет, цинка - в диапазоне 70 -510 лет, меди - в интервале от 70 до 510 лет, свинца - в течение 740 - 5900 лет [3].
От жидких форм поллютантов.
Почва - мощный фильтр очистки воды и водных растворов, она обладает высокой способностью связывать химические элементы. Почва длительное время «удерживает» загрязняющие вещества с помощью сорбционных барьеров и поглотительной способности.
От инфекций. Возбудители тифа, паратифа, дизентерии живут в почве не более двух суток. Но если почва нарушена, могут сохраняться в ней в течение двух лет. В
От болезней. В почвенной микрофлоре содержатся микроорганизмы, которые используют для приготовления антибиотиков и патогенных возбудителей
столбняка, сибирской язвы. Лечебный эффект основан на том, что одновременно действуют разные факторы: механические, физические (активная удельная поверхность, термические свойства), химические (основные элементы, гумус, гормоны), биологические (бактерии, грибы, антибиотики) компонентов [4].
«По микробному генофонду почва, вероятно, самый богатый субстрат. Недаром при поиске микроорганизмов - продуцентов определенных ценных веществ (антибиотиков, витаминов, ферментов, аминокислот) - в большинстве случаев обращаются к почве, как наиболее надежному источнику разнообразных микробов» [5, с. 154]. К санитарной функции почв Г. В. Добровольский с соавторами относят способность почв к сорбции, преобразованию загрязнителей [2].
Эмиссия - накопление подвижных особо опасных для биоты соединений, процесс зависит от водного режима, гранулометрического состава почв. Наименьшая аккумуляция в водопроницаемых почвах с промывным режимом, возрастает в почвах с непромывным режимом и максимальна - при выпотном водном режиме.
Самозащита от отравления. У живых организмов выделяют четыре основных механизма защиты от поллютантов: систему барьеров, механизмы выведения, ферментные системы и депонирование. Аналогичные механизмы есть и у почвы [7-9].
Система барьеров препятствует проникновению ксенобиотиков во внутреннюю среду. Сорбционные барьеры характерны для гумусовых и иллювиальных горизонтов почв, зон контактов горизонтов с различным гранулометрическим составом. Почвоведы выделяют геохимические барьеры, в которых происходит избирательное накопление одних элементов и удаление других.
Механизмы выведения поллютантов. Процессы миграции в почвах постоянны. Можно выделить следующие «транспортные» системы, механизмы миграции (выведения) элементов: вертикальная мигра-
ция (зависит от гранулометрического состава и водного режима); латеральная (от автономных ландшафтов к подчиненным); механическая (с поверхностными водами и в результате дефляции); биологическая (при участии живых организмов).
Ферментные системы. У живых организмов эти системы превращают токсиканты в менее опасные соединения, которые, затем, легко удаляются из организма. Ферменты также катализируют разрыв химической связи в молекуле загрязнителя или способствуют образованию нового соединения. В почве аналогичную роль выполняют микроорганизмы, а также весь спектр биоорганических и минеральных соединений, которые химически взаимодействуют с поступающими элементами.
Депонирование. Аккумуляция вредных веществ в почве происходит с образованием органо-минеральных соединений, закреплением в почвенно-
поглощающем комплексе. Сроки подобного сохранения (депонирования) - десятки и даже сотни лет. Максимальное накопление свойственно почвам аккумулятивных ландшафтов. Основной механизм -поглотительная способность почв. Поглотительная способность почв - свойство ее компонентов (твердой, жидкой, газовой, биологической фаз) обменно или необменно поглощать из окружающей среды вещества любого агрегатного состояния, отдельные молекулы, ионы.
Различают 5 видов поглотительной способности почв. «Механическая - свойство почв поглощать поступающие с водным или воздушным потоком твердые частицы, размеры которых превышают размеры почвенных пор. • Физическая (молекулярная) - способность почвы адсорбировать и удерживать растворенные в воде и газообразные вещества, концентрация или разжижение растворенных в почвенном растворе веществ у поверхности соприкосновения твердых частичек почвы с почвенной влагой, обусловленное поверхностной энергией твердых частиц. • Химическая (хемосорбция) - свойство удерживать и закреплять ионы, поступающие
из почвенного раствора с образованием трудно растворимых соединений и комплексов с органическими веществами. •Биологическая - поглощение живыми организмами в процессе их жизнедеятельности. • Физико-химическая или обменная -свойство обменивать часть катионов, содержащихся в твердой фазе, на эквивалентное количество катионов, находящихся в соприкасающемся с почвой растворе.
Материальным носителем катионообменной способности почв является поч-венно-поглощающий комплекс (ППК) - совокупность минеральных, органических и органо-минеральных компонентов твердой фазы почвы, обладающая ионнообменной способностью.
Экологическое значение поглотительной способности почв. Чем меньше радиус катиона, тем слабее он связывает-ся.В ряду разновалентных катионов поглощение растет с увеличением валентно-сти.Внутри катионов одной валентности поглощение возрастает с увеличением атомной массы. Катионы с большей энергией поглощения прочнее удерживаются ППК и труднее замещаются. Чем больше концентрация катионов в почвенном растворе, тем лучше они поглощаются, вытесняют из ППК другие катионы и занимают преобладающее место. С увеличением pH почв возрастает ее способность поглощать катионы в следующем порядке: Cd>Pb>Zn>Hg. При снижении рН возрастает способность поглощать катионы в ряду As>Se>Sb>Mo. Почвы тяжелого гранулометрического состава больше удерживают привнесенных веществ, чем почвы песчаные и супесчаные.
Главная функция ППК с точки зрения охраны почв: участие в обменных реакциях с тяжелыми металлами. Защитная функция ППК - способность нейтрализовать кислотные осадки и ограничивать миграцию тяжелых металлов.
Проблема диагностики почвенного «здоровья» до настоящего времени не решена [10]. Выполняя оздоровительные функции, почва защищает все сопредель-
ные среды, всю биоту «собой», собствен- ным здоровьем.
Литература:
1.Дорст Ж. Д. До того, как умрет природа. М. Прогресс. 1968. 415 с.
2. Добровольский Г.В., Куст Г.С. И др. Почвы в биосфере и жизни человека. М.: ФГБОУ ВПО МГУ. 2012. -584 с.
З.Орлов Д. С., Садовникова Л. К., Лозановская И.Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении - М.: Высш. Шк, 2002. - 334 с.
4. Безуглова О.С. Гуминовые вещества в биосфере. Ростов-на-Дону. 2009. ЮФУ.-120 с.
5. Звягинцев Д. Г. Почвы и микроорганизмы. М.:МГУ. 1987. -256 с.
6. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Сохранение почв как независимого компонента биосферы. М., Наука, Маик "Наукаинтерпериодика", 2000.-188 с. Околелова А.А. Экологические факторы. Волгоград. РПК «Политехник». 2002. -60 с.
7. Околелова А.А. Курс лекций по дисциплине «Экология». Волгоград. ИУНЛ ВолгГТУ. 2010. - 64 с. 11.
8. Околелова А.А., Рахимова Н.А., Желтобрюхов В.Ф. Науки о Земле. Волгоград. ИУНЛ ВолгГТУ. 2011. - 208 с.
9. Орлов Д.С., Садовникова Л. К., Лозановская И.Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении - М.: Высш. Шк, 2002. - 334 с.
10. Janver C., Villtntueve F., Alabouvette C., Edel-Hermann V., Mateille T.,/ Steinderg C. Soil health through disease suppression: Which strategy from description to indicatiors? // Soil biology and Biochemistry. 2007. V. 39 -p. 1-23.
