Принцип централизации

Наука » Экология » Экологическая геохимия
Значение веществ в ландшафте определяется не только их свойствами, но и положением в пространстве относительно центра ландшафта. При геохимической классификации биокосной системы (почвы, коры выветривания, ила, ландшафта в целом) за основу следует брать геохимические особенности еѐ центра (А.И. Перельман).

Принцип торможения химических реакций

Наука » Экология » Экологическая геохимия
Если в системе один из реагентов присутствует в количестве, недостаточном для реализации всех возможных реакций, то будут осуществляться лишь те реакции, для которых характерно максимальное химическое сродство. Эти реакции, «расходуя на себя» дефицитные реагенты, препятствуют реализации других возможных реакций – с меньшим сродством, часто и с меньшим тепловым эффектом (А.И. Перельман).

Принцип Ле Шателье

Наука » Экология » Экологическая геохимия
1) Изменения в равновесных системах происходят в направлении, противодействующем внешнему воздействию. Принцип Ле Шателье позволяет определить направление процесса при изменении внешних условий – давления, температуры и концентрации. Он применим только к равновесным системам, его использование при анализе неравновесных систем ведѐт к ошибкам.
2) Обобщѐнный принцип Ле Шателье: всякая стационарная система стремится измениться таким образом, чтобы свести к минимуму эффект внешнего воздействия (формулировка А.Л. Тахтаджяна).

Предельно допустимое состояние почв

Наука » Экология » Экологическая геохимия
Уровень, при котором начинает изменяться оптимальное количество и качество создаваемого живого вещества, т.е. биологическая продукция. Для экологической и санитарно-гигиенической оценки загрязнения почв используются предельно допустимые концентрации (ПДК) элементов, установленные экспериментально. Содержание элементов в почвах (например, городов) нормируется обычно через значения почвенно- геохимического фона, кларки литосферы и предельно допустимые концентрации для почв одной геохимической ассоциации. Подвижные формы элементов, тяжѐлых металлов доступнее для организмов и экологически более опасны. Однако из-за варьирования содержания и разнообразия методов экстракции металлов из различных почв надѐжные предельно допустимые концентрации подвижных форм тяжѐлых металлов не установлены (М.А. Глазовская).

Предельно допустимое количество загрязняющего почву химического вещества (ПДК)

Наука » Экология » Экологическая геохимия
Максимальная массовая доля загрязняющего почву химического вещества, не вызывающая прямого или косвенного влияния, включая отдельные последствия, на окружающую среду и здоровье человека. Н.Г. Зыриным и А.И. Обуховым показано, что основными факторами, влияющими на ПДК тяжѐлых металлов в почвах, являются их щелочно- кислотные свойства и содержание гумуса, определяющие устойчивость почв к загрязнению этими элементами. Для кадмия и свинца зависимость между pH почв и ПДК почти линейная, т. е. в кислых и щелочных почвах их ПДК могут отличаться почти на порядок. Поэтому ПДК необходимо устанавливать для крупных почвенно-геохимических регионов, для геохимических ассоциаций почв со сходными щелочно-кислотными и окислительно-восстановительными условиями и обладающими близким уровнем устойчивости к загрязняющим веществам.

Почвенная микробиота (микрофлора)

Наука » Экология » Экологическая геохимия
В составе микрофлоры почвы принято выделять физиологические группы микроорганизмов, которые участвуют в различных процессах и на разных этапах постепенного разложения органических веществ: 1) бактерии-аммонификаторы; 2) нитрифицирующие бактерии; 3) азотфиксирующие бактерии; 4) бактерии, расщепляющие клетчатку, вызывающие различные виды брожений; 5) бактерии, участвующие в круговороте серы, железа, фосфора и других элементов: серобактерии, железобактерии и т. д., разнообразные виды которых осуществляют окисление и восстановление этих соединений. Микробиота ответственна за множество различных процессов в почве – от мобилизации до аккумуляции химических элементов. Устойчивость почв обусловлена главным образом способностью микроорганизмов осуществлять трансформацию и геохимическую миграцию подавляющего большинства химических элементов (не менее 65 элементов подвергаются микробному воздействию). Хотя микроорганизмы чувствительны как к дефициту, так и к избытку тяжѐлых металлов, они могут адаптироваться к высоким их концентрациям в окружающей среде. Доминирование микроорганизмов при различных концентрациях тяжѐлых металлов позволяет разделить диапазон толерантности микробного сообщества на несколько участков – адаптивных зон: 1) зона гомеостаза, в которой изменяется интенсивность микробиологических процессов (возрастание суммарной биомассы);
2) зона стресса, в которой происходят существенные изменения сообщества; 3) зона резистентности – резко сокращается состав сообщества, а доминантами становятся резистентные виды микроорганизмов (явление концентрации доминирования); 4) зона репрессии – прекращается развитие микроорганизмов на поверхности почвы (Левин, Гузев и др., 1989). Величина зоны определяется как диапазон концентраций химических веществ, в пределах которых сохраняются выделенные выше уровни толерантности.

Почвенная катена

Наука » Экология » Экологическая геохимия
Сочетание почв приблизительно одного геологического возраста, образовавшихся на сходных материнских породах и в сходных климатических условиях, но имеющих разные характеристики в связи с различиями в рельефе и условиях естественного дренажа (Донахью Р.Л. и др. Почвы: введение в почвоведение и растениеводство. М., 1971).

Почва

Наука » Экология » Экологическая геохимия
Верхний горизонт литосферы, вовлечѐнный в биогенную миграцию при участии растений, животных и микроорганизмов. Почвы – это особенно неравновесные, чрезвычайно динамичные биокосные системы. Богатство почв свободной энергией определило чрезвычайно резкую дифференциацию химических элементов по профилю, огромный рост разнообразия (информации). В результате почвообразования верхний горизонт литосферы мощностью 1 – 2 м расчленяется на горизонты (А0, А1, А2, В1, В2 и т.д.), причѐм каждый из них представляет собой особую физико-химическую систему. Принципиальное отличие почвы от коры выветривания состоит в биогенной аккумуляции элементов под влиянием растительности, которая отсутствует в коре. К числу важнейших физико-химических процессов, обусловливающих распределение различных элементов в почвах, относят: 1) выщелачивание из почвы; 2) осаждение; 3) включение в минералы; 4) адсорбция минеральными компонентами почвы; 5) адсорбция органическим веществом. Почва – это специфический компонент биосферы, поскольку она не только геохимически аккумулирует компоненты загрязнений, но и выступает как природный буфер, контролирующий перенос химических элементов и соединений в атмосферу, гидросферу и живое вещество. Тяжѐлые металлы и другие поллютанты, поступающие из различных источников, попадают в конечном итоге на поверхность почвы, и их дальнейшее поведение зависит от еѐ геохимических и физических свойств. Знание доминирующих реакций и форм соединений позволяет прогнозировать миграцию как природных, так и техногенных элементов.

Поровые воды

Наука » Экология » Экологическая геохимия
Относительно неподвижные почвенные, иловые и горные (породные) растворы. Они связаны с твѐрдой фазой поверхностными силами капиллярного или коллоидного характера (плѐночная вода, капиллярная вода и т. д.). Эти воды длительное время соприкасаются с породами, часто находятся в равновесии с ними. Есть свидетельства о биогенном характере формирования состава поровых растворов (П.А. Удодов).

Поля устойчивости минералов и ионов

Наука » Экология » Экологическая геохимия
Соотношение между компонентами после достижения термодинамического равновесия, выраженное в форме Eh-pH-диаграмм, на которых по оси абсцисс откладывают pH, а по оси ординат Eh. В таких координатах чѐтко ограничиваются поля существования различных минералов и ионов. Для процессов растворения-осаждения макрокомпонентов составление Eh-pH-диаграмм вполне приемлемо, но для тяжѐлых металлов они не всегда отвечают действительности, так как параметры Eh и pH характеризуют равновесные условия и указывают лишь, в каком направлении пойдут реакции с участием тяжѐлых металлов (если они начнутся), а следовательно, и миграция ТМ. Однако известно, что состав вод, почв, минералов во многом определяется не равновесием, а главным образом кинетикой процессов. Тем не менее Eh и pH являются важнейшими геохимическими параметрами природных вод ландшафта и биосферы.

Полициклические ароматические углеводороды в ландшафтах

Наука » Экология » Экологическая геохимия
Высокомолекулярные органические соединения бензольного ряда, различающиеся по числу бензольных колец (от 2 до 7). Они имеют как природное, так и техногенное происхождение. Техногенные ПАУ образуются при сжигании углеводородного топлива в промышленности и энергетике, производстве кокса, работе двигателей внутреннего сгорания. Из-за своей токсичности и канцерогенности ПАУ отнесены к приоритетным загрязняющим веществам. К ПАУ относятся сотни соединений, среди которых наиболее токсичны 3,4-бензпирен и 1,12- бензперилен, особенно часто определяемые в объектах окружающей среды, а также нафталин, антрацен, пирен, хризен, фенантрен, флуорантен, бензантрацен, коронен и др. 3,4-бензпирен в 70 – 80 % случаев занимает первое место среди веществ, определяющих высокий уровень загрязнения техногенных ландшафтов. Техногенные аномалии ПАУ в снежном покрове вокруг металлургических комбинатов и ТЭЦ часто имеют более компактную конфигурацию и высокую контрастность по сравнению с аномалиями тяжѐлых металлов. ПДК для ПАУ, в частности для 3,4- бензпирена, установлены только для водоѐмов – 5 нг/л. Попадающие в почву и природные воды ПАУ могут мигрировать, связываться твѐрдыми фазами и взвесями, трансформироваться в другие соединения. Закономерности адсорбции ПАУ как неполярных гидрофобных соединений различными минеральными и органическими частицами полностью не изучены. В числе механизмов разрушения ПАУ особенно важны два: трансформация конкретными видами микроорганизмов и фотохимическая деструкция. Однако среди большого спектра соединений ароматической природы ПАУ наиболее устойчивы в почвах.

Подвижные химические соединения в почве

Наука » Экология » Экологическая геохимия
Характеризуются по содержанию веществ в почвенном растворе или в составе солевых вытяжек из почв. Так, запас подвижных соединений тяжѐлых металлов в составе твѐрдых фаз почвы находят по анализам солевых вытяжек, вытяжек разбавленными кислотами или щелочами, экстрагирующее действие которых усилено присутствием комплексообразователей, такова, например, вытяжка ацетатно- аммонийным буферным раствором с pH = 4,8. Подвижные формы тяжѐлых металлов доступнее для организмов и экологически более опасны. Однако из-за варьирования содержания и разнообразия методов экстракции металлов из различных почв надѐжные предельно допустимые концентрации подвижных форм тяжѐлых металлов не установлены.