Магнитогорский Государственный технический университет им. Г.И.Носова

Неотъемлемым следствием   развития  промышленности служат    кислые осадки, формирование которых определяется  процессами взаимодействия метеорных вод с поступающими в атмосферу  промышленными выбросами кислотной природы.
  Результатом  влияния кислых метеорных  вод на почвы может служить подкисление  последних, что, в свою очередь,  служит причиной ряда  нежелательных явлений. К  таким явлениям относится  процесс перехода соединений тяжелых и переходных металлов, а также радиоактивных элементов в подвижные формы и распространение их по звеньям трофической  цепи, а также процесс выщелачивания  элементов минерального питания за  пределы корнеобитаемого слоя. Подобные формы деградации почвенного покрова крайне негативно могут отразиться на процессах развития городских фитоценозов и на их  реабилитирующей способности.
При кислой реакции в почвенном растворе  всегда присутствует ион Н+, который является  активным биохимическим  конкурентом с другими элементами  питания растений. Особенно  энергично ион Н+ конкурирует с ионом К+, по этой причине, а также  по причине выщелачивания  в сильно кислой почве растение  испытывает недостаток  питательного элемента. Кроме того, сам  ион Н+, попадающий  через корневые системы в растения,  токсичен. При повышенном содержании  ионов Н+ в клеточном соке  нарушается проводящая способность цитоплазматических мембран, ослабляется тургор  клеток. Все это ведет к деградации  растений.
При кислой реакции в почвенном  растворе появляются ионы АL3+, AL(ОН)2+ , AL(ОН)2+, вредное влияние  которых на многие растения доказано. Алюминий образует комплексы с ДНК, что  нарушает функционирование генетического аппарата путем  блокирования процесса репликации ДНК, в результате чего растение гибнет. По мнению  некоторых исследователей токсичным является  только ион АL3+ , а ионы AL(ОН)2+  и  AL(ОН)2+ достаточно крупные и в растения  не проникают. Однако этот вопрос считается дискуссионным.
Понижение рН почвы  влечет за собой повышение мобильности соединений Pb, Zn, Co, Cd и других тяжелых металлов, их поступление в растения, в свою очередь, становятся которые очень токсичными для  консументов   I  и  II порядков, представляющих звенья трофической цепей экосистем.
     Деградация почв  в результате выщелачивания элементов  минерального питания за пределы  корнеобитаемого слоя отличается от многих других форм деградации почвенного  покрова, возникающих в результате  влияния на него химического загрязнения  биосферы. Это отличие заключается в том,  что подобные процессы снижения почвенного плодородия из-за  потери элементов минерального питания не объясняются концепцией о ПДК,  основывающейся на процессах  накопления веществ,  а не на процессах выщелачивания. Поэтому исследованиям  механизмов взаимодействия кислых метеорных вод с почвами уделяется пристальное  внимание. Всё  выше сказанное подчёркивает огромную актуальность изучения влияния кислых метеорных вод на почвенные экосистемы.
     В настоящее время весьма дискуссионным остается вопрос  методики проведения  экспериментов по влиянию кислых осадков на   почвы. Полевые и лабораторные модельные эксперименты, используемые исследователями для изучения механизмов взаимодействия твёрдых и жидких почвенных фаз с модельными кислыми осадками, при всем их разнообразии можно разделить на несколько групп. Одни из опытов осуществляются в лабораторных условиях, и результаты подобных исследований наиболее  часто встречаются в  литературе, другие опыты проводятся в  полевых условиях. Результаты  второй  группы модельных экспериментов в  литературе встречаются довольно редко. Каждая группа  методик имеет свои достоинства и недостатки, которые заключаются  в следующем.
Согласно методикам первого типа большая часть лабораторных экспериментов, в которых моделируют влияние кислых метеорных вод на химические свойства почв, представляет собой опыты в колонках или монолит-лизиметрах с почвенными образцами, через которые пропускают определенное количество модельных кислых осадков. 
Достоинством метода служит то, что он  позволяет  исследовать химический состав фильтрата, просачивающийся через образец, как  правило, с ненарушенными сложением и структурой. В большинстве случаев образец отбирается из одного  горизонта. Недостаток методики заключается  в  отсутствии растительного  покрова, что не дает возможности учитывать его влияние на процессы выщелачивания элементов из образца и позволяет наблюдать изменения показателей химических свойств почвенной толщи только в пределах одного генетического горизонта.
Другая методика проведения модельного эксперимента по взаимодействию почв с кислыми метеорными водами заключается в том, что образец почвы помещают в сосуд и однократно или многократно обрабатывают модельными кислыми растворами. К недостаткам метода следует отнести отсутствие учета растительности и использование образцов с нарушенными сложением и структурой.
Третьим методическим приемом экспериментального моделирования взаимодействия почв с кислыми  осадками является полив исследуемого участка почвы раствором кислоты в полевых условиях. Преимуществом последнего приема служит возможность наблюдать изменение почвенных свойств в пределах всего почвенного профиля с учетом влияния на каждый горизонт раствора, вытекающего из выше лежащей толщи. При этом почвенные горизонты,  подвергающиеся воздействию модельных кислых осадков или просачивающихся из выше лежащей почвенной толщи кислых фильтратов, имеют естественные структуру и сложение.
Необходимо также иметь в виду, что большинство модельных экспериментов проводили в условиях отсутствия растительности, которая в естественной обстановке поглощает из почвы значительное количество  соединений азота, серы и оснований. Поэтому вынос этих компонентов с дренажными водами в модельных экспериментах обычно выше, чем в природной обстановке.
Поэтому ещё одним преимуществом  третьего приема служит присутствие естественных растительных сообществ в пределах экспериментальной площадки на  протяжении всего времени проведения модельного эксперимента.
При интерпретации результатов модельных экспериментов следует учитывать зависимость результатов не только от значения  рН, но и от разновидности аниона кислоты. В частности,  многие почвы обладают способностью к обменному и необменному поглощению некоторых анионов (сульфатов, фосфатов и т.д.), что существенно  влияет на сорбционные свойства почв и на характер изменений почвенных характеристик под влиянием кислоты.

 

 

Литература:
1.     Соколова Т.А., Дронова Т.Я. и др. Изменение кислотно-основной буферности подзолистых  лесных почв под влиянием модельных кислых осадков // Почвоведение, 2000, №5//
2.    Соколова Т.А., Дронова. Т.Я. Изменение почв  под влиянием кислотных выпадений. – М.: МГУ, 1993.
3.    Соколова Т.А. Химические основы  мелиорации кислых почв. – М.: МГУ, 1993.