Превращение соединений азота в почве.

СОЕДИНЕНИЯ АЗОТА В ПОЧВЕ.

 

Азот поступает в почву:

- с атмосферными осадками в виде аммиака

- при фиксации азота микроорганизмами и клубеньковыми бактериями

- при разложении растительных и животных остатков

- в виде удобрений и отходов (техногенное поступление)

 

Превращение соединений азота в почве.

 

Аммонификация

- это процесс разложения органических веществ с участием специфических аммонифицирующих микроорганизмов и ведущий к образованию аммиака (в почвенном воздухе) или NH₄⁺ (в почвенном растворе).

БЕЛКИ → ПОЛИПЕПТИДЫ → АМИНОКИСЛОТЫ

R-CH-COOH + O₂ → R- COOH + NH₃ + CO₂

        _│

  NH₂

 (аминокислота)

 

CO(NH₂)₂ + H₂O → 2 NH₃ + CO₂

мочевина

NH₄⁺: - усваивается растениями

       - вовлекается в процессы гумификации

      - фиксируется на глинистых минералах

      - подвергается нитрификации

Нитрификация

- окисление NH₃ и NH₄⁺  до NO₂ ^- и NO₃^-

Осуществляется в 2 этапа

1) Окисление NH₃ в НNO₂

 

    [O]                   [O]; +H₂O                   [O]

NH₃ → NH₂OH   →    HO-N=N-OH → HO-N=O

                  Гидроксиламин    азотноватистая кислота

                                                      и её соли гипонитриты

2) Окисление N⁺³ до N⁺⁵ при участии бактерий

2НNO₂ + O₂ → 2НNO₃ + Q

NO₃^-:   - частично вымывается

       - поглощается растениями

       - подвергается денитрификации, замыкая биогеохимический цикл азота.

Денитрификация

NO₃^- → NO₂ → NO → N₂O → N₂

           Азотфиксация

- связывание молекулярного азота, процесс обратный денитрификации.

Оба процесса требуют энергии либо в виде солнечного света, либо в виде органического вещества.

Круговорот азота

СОЕДИНЕНИЯ ФОСФОРА В ПОЧВЕ.

 

Из минеральных форм в почве фосфор встречается в виде ортофосфатов PO₄^3-.

95% всех природных фосфатов – фосфат кальция Ca₃(PO₄)₂.

Органический фосфор: - фосфолипиды

                                     - нуклеиновые кислоты и др.

Поступление:

- в процессе эрозии фосфатных пород;

- вследствие минерализации продуктов жизнедеятельности и органических остатков растений и животных;

- техногенным путем: в результате применения инсектицидов (например, хлорофос), моющих средств;

- с атмосферными осадками.

 

Соединения фосфора в почвах подвергаются различным превращениям:

- минерализация органических соединений;

- изменение подвижности фосфорных соединений;

- иммобилизация и фиксация фосфатов.

 

Мобилизация фосфора

Для оценки возможного перехода фосфатов из твердой фазы почв в почвенный раствор на практике используют величину фосфатного потенциала почв (ФП).

ФП характеризует степень равновесности почвенного раствора по отношению в дигидрофосфату кальция.

Ca (H₂PO₄)₂  Ca²⁺ + 2H₂PO₄^-

Вывод формулы для фосфатного потенциала:

 

ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ «АЗОТ И ФОСФОР В ПОЧВЕ»

Основные пути поступления азота в почву.

В чем заключается процесс денитрификации?

В чем заключается процесс азотфиксации?

ЗАГРЯЗНЕНИЕ И ОХРАНА ПОЧВ

Виды антропогенно-технических воздействий, которые вызывают ухудшение почв:

1) водная и ветровая эрозия;

2) засоление, подщелачивание, подкисление;

3) заболачивание;

4) физическая деградация, включая уплотнение и коркообразование;

5) разрушение почвы при строительстве, добыче полезных ископаемых;

6) химическое загрязнение почв.

 

Классификация пестицидов

 

К пестицидам (от лат. pestis - зараза» caedo - убиваю) относится комплекс химических препаратов, предназначенных для борьбы с животными и растениями - это различные инсектициды, гербициды, фунгициды и т.п. Подобные вещества в больших количествах поступают почти во все экосистемы.

 

В зависимости от характера использования пестициды разделяются на следующие группы:

Гербициды - для борьбы с сорными растениями

Альгициды - для уничтожения водорослей и другой водной растительности

Фунгициды - для борьбы с грибными болезнями растений

Бактерициды - для борьбы с бактериями и»бактериальными болезнями Инсектициды - для борьбы с вредными насекомыми

Зооциды - для борьбы с грызунами

К пестицидам относятся также химические средства торможения роста растений, препараты для удаления листьев (дефолианты) и подсушивания растений (десиканты).

 

По скорости разложения в почве пестициды предложено разделить на следующие шесть групп.

 

1) Препараты с продолжительностью действия более 18 месяцев (большинство хлорорганических пестицидов).

2) Препараты с продолжительностью действия около 18 месяцев (некоторые производные мочевины, пиклорам, симазин и другие триазины).

3) Пестициды с продолжительностью сохранения в почве до 12 месяцев (производные бензойной кислоты, амиды кислот).

4) Препараты с продолжительностью сохранения в почве до 6 месяцев (нитроанилины, акрилоксиалканкарбоновые кислоты и другие).

5) Пестициды с продолжительностью сохранения в почве более 3 месяцев (производные карбаминовой кислоты, алифатические карбоновые кислоты и другие).

6) Пестициды с продолжительностью сохранения в почве менее 3 месяцев (органические соединения фосфора и другие).

 

 

В экосистемах с большей или меньшей скоростью происходит разложение органических пестицидов до простейших нетоксичных соединений. Однако для избежания их накопления в окружающей среде, применение любых химических соединений должно быть строго регламентировано.

 

Адсорбция пестицидов

Особо важную роль в адсорбции пестицидов в почве играют ил и органическое вещество почвы, составляющие "коллоидальный комплекс" почвы. Адсорбция сводится к ионно-катионному обмену отрицательно заряженных илистых частиц и кислотных групп гумусовых веществ, либо анионному, благодаря присутствию гидроксидов металлов (А1(ОН )з и Fe(OH)3) или происходит в форме молекулярного обмена. Если адсорбированные молекулы нейтральны, то они удерживаются на поверхности илистых частиц и гумусовых коллоидов двухполюсными силами, водородными связями и дисперсными силами. Адсорбция играет первостепенную роль в накоплении пестицидов в почве, которые адсорбируются ионным обменом или в форме нейтральных молекул в зависимости от их природы.

 

 

Миграция пестицидов

 

Передвижение пестицидов в почве происходит с почвенным раствором или одновременно с перемещением коллоидных частиц, на которых они адсорбированы.

 

Разложение пестицидов

 

Пестициды в почве подвержены разложению. Физические и химические свойства почв влияют на преобразования, находящихся в ней пестицидов. Так глины, окислы, гидроокислы и ионы металлов, а также органическое вещество почвы выполняют роль катализаторов во многих реакциях разложения пестицидов. Гидролиз пестицидов идет при участии грунтовой воды.

 

Большое значение в разложении пестицидов играют почвенные микроорганизмы. Разложение действующих веществ пестицидов осуществляется бактериями, грибами и высшими растениями.

 

ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ «ЗАГРЯЗНЕНИЕ И ОХРАНА ПОЧВ»

Что такое пестициды?

СОЕДИНЕНИЯ АЗОТА В ПОЧВЕ.

 

Азот поступает в почву:

- с атмосферными осадками в виде аммиака

- при фиксации азота микроорганизмами и клубеньковыми бактериями

- при разложении растительных и животных остатков

- в виде удобрений и отходов (техногенное поступление)

 

Превращение соединений азота в почве.

 

Аммонификация

- это процесс разложения органических веществ с участием специфических аммонифицирующих микроорганизмов и ведущий к образованию аммиака (в почвенном воздухе) или NH₄⁺ (в почвенном растворе).

БЕЛКИ → ПОЛИПЕПТИДЫ → АМИНОКИСЛОТЫ

R-CH-COOH + O₂ → R- COOH + NH₃ + CO₂

        _│

  NH₂

 (аминокислота)

 

CO(NH₂)₂ + H₂O → 2 NH₃ + CO₂

мочевина

NH₄⁺: - усваивается растениями

       - вовлекается в процессы гумификации

      - фиксируется на глинистых минералах

      - подвергается нитрификации

Нитрификация

- окисление NH₃ и NH₄⁺  до NO₂ ^- и NO₃^-

Осуществляется в 2 этапа

1) Окисление NH₃ в НNO₂

 

    [O]                   [O]; +H₂O                   [O]

NH₃ → NH₂OH   →    HO-N=N-OH → HO-N=O

                  Гидроксиламин    азотноватистая кислота

                                                      и её соли гипонитриты

2) Окисление N⁺³ до N⁺⁵ при участии бактерий

2НNO₂ + O₂ → 2НNO₃ + Q

NO₃^-:   - частично вымывается

       - поглощается растениями

       - подвергается денитрификации, замыкая биогеохимический цикл азота.

Денитрификация

NO₃^- → NO₂ → NO → N₂O → N₂

           Азотфиксация

- связывание молекулярного азота, процесс обратный денитрификации.

Оба процесса требуют энергии либо в виде солнечного света, либо в виде органического вещества.

Круговорот азота

СОЕДИНЕНИЯ ФОСФОРА В ПОЧВЕ.

 

Из минеральных форм в почве фосфор встречается в виде ортофосфатов PO₄^3-.

95% всех природных фосфатов – фосфат кальция Ca₃(PO₄)₂.

Органический фосфор: - фосфолипиды

                                     - нуклеиновые кислоты и др.

Поступление:

- в процессе эрозии фосфатных пород;

- вследствие минерализации продуктов жизнедеятельности и органических остатков растений и животных;

- техногенным путем: в результате применения инсектицидов (например, хлорофос), моющих средств;

- с атмосферными осадками.

 

Соединения фосфора в почвах подвергаются различным превращениям:

- минерализация органических соединений;

- изменение подвижности фосфорных соединений;

- иммобилизация и фиксация фосфатов.

 

Мобилизация фосфора

Для оценки возможного перехода фосфатов из твердой фазы почв в почвенный раствор на практике используют величину фосфатного потенциала почв (ФП).

ФП характеризует степень равновесности почвенного раствора по отношению в дигидрофосфату кальция.

Ca (H₂PO₄)₂  Ca²⁺ + 2H₂PO₄^-

Вывод формулы для фосфатного потенциала:

 

ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ «АЗОТ И ФОСФОР В ПОЧВЕ»