Dirvožemio formavimasis

Anglies ciklas: tai fotosintezės ir ląstelių anaerobinio kvėpavimo procesai, jų tarpusavio santykiai. Viena kryptimi vyksta aerobinis ląstelių kvėpavimas, o priešinga fotosintezė: C6H12O6 + 6O2->-2H2O+2S+527kJ; 3O2+2S+2H2O->2SO4+4H+410kJ, melsvadumbliai. Fosforo ciklas: Ciklas vyksta vandenyje ir dirvožemyje. Fosforo apytakos ratas prasideda nuo uolienų dūlėjimo – iš ten fosforo junginiai patenka gamintojams, paskui – vartotojams. Fosforas dalyvauja DNR bei RNR sintezėje. Fosforo laisvo gamtoje nėra. Svarbiausi gamtiniai šaltiniai yra apatitai ir fosforitai. Augalai naudoja neorganinius, o gyvūnai – augaluose sukauptus organinius fosfatus. Fosfatai tampa augalams prieinami dūlėjant dirvodarinei uolienai, bei veikiant šaknų išskyroms ir vykstant dirvožemio išplovimui. Fosforo atsinaujinimas yra pakankamai greitas. Fosfatai naudojami trąšų gamybai. Fosforo trąšos: Ca2+(H2PO4-)2 – paprastasis superfosfatas; Ca2+HPO42-; Ca32+(PO4)23-. Fosforas irstant organinėms liekanoms, pasilieka organinių liekanų sankaupose. Fosforo gamtoje randama tik junginiuose. Augalai pasiima fosforą tirpioje mineralinėje formoje. Fosforo junginiai būna organiniai ir mineraliniai. Didelė dalis fosforo, naudojamo kaip mineralinė trąša, lieka dirvožemiuose. Pramonės ir žemės ūkio nevienodai panaudojamuose landšaftuose vyksta fosfotizacija ir defosforizacija. I procesas apima mineralinių trąšų gamybą. Jis ypač ryškus, kur įvežamos rūdos, trąšos. O vietovėse, iš kurių išvežamas fosforas, vyksta II procesas. Azoto ciklas: kad atmosferos azotą galėtų naudoti gyvieji organizmai, jis turi būti paverčiamas neorganiniu (amoniaku, nitritais ar nitratais). Biogeocheminiuose cikluose svarbios 3 reakcijos – nitrifikacija, denitrifikacija ir amonifikacija. Amonifikacija – tai organinėje medžiagoje esančio azoto skaidymas, paverčiant jį neorganiniu, t.y. amoniaku. Norg->NH4+ Nitrifikacija – tai amoniako ir amino druskų pavertimas nitritais ir nitratais. Amoniakas ar amonio druskos oksiduojamos iki nitritų, nitritai paverčiami nitratais. NH4+->NO2-->NO3- Denitrifikacija yra atvirkštinis nitrifikacijai procesas, kai bakterijos ir grybai amoniaką, nitritus ir nitratus vėl paverčia dujiniais azotu (N2), azoto monoksidu (NO) arba diazoto oksidu (N2O), kurių negali įsisavinti augalai. NO3-->N2, N2O. Tai biocheminės reakcijos, nes jose dalyvauja mikroorganizmai. Kalio, natrio, kalcio ir amonio nitratai vadinami salietromis ir naudojami kaip trąšos. Jos rūgština dirvožemį, skatina Ca ir Mg išplovimą. Didelės mineralinių ir organinių trąšų normos bei azoto junginių išplovimas sukelia tai, kad maisto produktuose, vandenyje amonio ir nitratinis azotas pasiekia toksiškas koncentracijas. Išbertos azotinės trąšos virsta dujine forma tiesioginės denitrifikacijos ir denitrifikacijos metu, kai susidariusi azoto rūgštis reaguoja su dirvožemio amino rūgštimis bei susidaro molekulinis azotas. Mineralinės azoto trąšos: Na NO3 – natrio salietra; KNO3 – kalio salietra; NH4NO3 – amonio nitratas; (NH4)2SO4 – amonio sulfatas. Tarša nitratais: azoto rūgšties druskos vadinamos nitratais. NO2- ir NO3- yra toksiški, kenksmingi junginiai. Organizme sudaro nitrozaminus ir sukelia hemoglobiją, vėžį. Šiltnamio daržovės sukaupia daugiausia nitratų. Ypač daug – lapinės salotos. NO3- norma geriamajame vandenyje – 50mg/l. NO3- norma 1 žmogui per parą – 220 mg/l. Dauguma augalų įsisavina tik nitrato formos azotą. Todėl, kad augalai galėtų jį įsisavinti, į trąšų sudėtį įeinantį amonio joną ir amoniaką mikroorganizmai turi suoksiduoti iki nitrato. Geriamajame vandenyje, ypač iš šachtinių šulinių kaimo vietovėse, yra dideli kiekiai nitrato jonų. Pagrindinis nitratų šaltinis yra nuotekos iš dirbamos žemės. Intensyviai kultivuojama dirva, aeruojama ir drėkinama, netgi nepertęšta, paspartina organinės medžiagos redukuoto azoto oksidaciją iki nitrato. Nitratų perteklius vandenyje ypač pavojingas naujagimiams, nes jie gali susirgti methemoglobinemija. Bakterijos, įsiveisusios nesterilizuotame pieno buteliuke, ar vaiko skrandyje, redukuoja dalį nitrato iki nitrito. Nitritas jungiasi su kraujo hemoglobinu, jį oksiduodamas ir trukdo deguonies absorbcijai ir pernešimui į ląsteles. Vaikas kenčia dėl sutrikusio kvėpavimo. Pasitaiko ir suaugusiems. NO3- jonai yra potencialūs skrandžio vėžio sukėlėjai, nes skrandyje jie redukuojasi iki nitrito jono. Susidarę nitritai gali toliau reaguoti su aminais, sudarydami N-nitrozoaminus. Šie junginiai gyvuliams sukelia skrandžio vėžį. Procesas: Fiksacija, cheminė reakcija: 2H2 + 6H2O = 4NH3 + 3O2, energija: -, organizmai: Rizobium, Azobacter, Gloeocapsa, Plectonema; procesas: amino rūgščių sintezė, cheminė reakcija: 2NH3 + 2H2O + 4CO2 = 2CH2NH2COOH + 3O2, energija: -, organizmai: daugelis gyvų organizmų; procesas: nitrifikacija, cheminė reakcija: 2NH4 + 3O2 = 2N02 + 4H + 2H2O, energija: +, organizmai: Nitrosomonas; procesas: nitrifikacija, cheminė reakcija: 2NO2 + O2 = 2NO3, energija: +, organizmai: Nitrobacter; procesas: denitrifikacija, cheminė reakcija: 4NO3 + 2H2O = 2N2 + 5O2 + 4OH, energija: +, organizmai: Pseudomonas; procesas: Dentifikacija, cheminė reakcija: 5S + 6KNO3 + 2 CaCO3 = 3K2 SO4 + 2CO2 + 3NH2, energija: +, organizmai: Thiobacilius denitrificans; procesas: Dentifikacija, cheminė reakcija: C6H12O6 + 6NO3 = 6CO2 + 3H2O + 6OH + 3N2O, energija: +, organizmai: daugelis. Vandens ciklas: gamtoje randama kietojo, skystojo ir dujinio. Sunkieji metalai dirvoje: iš aplinkos sunkieji metalai galiausiai nusėda į žemę. Sunkieji metalai dažniausiai kaupiasi viršutiniame dirvos sluoksnyje ir yra prieinami pasėlių šaknims. Dirvožemis sudarytas iš mažyčių mineralo silikato dalelių, susidariusių dūlėjant uolienoms. Šio neorganinio polimero struktūros vienetas – tetraedras, kurio centre yra silicio atomas, o viršūnėse – 4 deguonies atomai. Per ilgą laiką vykstant uolienų erozijai ir susidarant silikato dalelėms, gali vykti ir cheminės reakcijos, kuriose dalis atomų pakeičiama į aliuminį. Tokios mainų reakcijos produktas – svarbus dirvos komponentas, medžiaga, vadinama moliu. Mažų koloidinių dalelių paviršių sudaro teigiamai įelektrinti katijonai, kompensuojantys neigiamai įelektrintų dalelių krūvį. Molio dalelių katijonai gali keistis su ištirpusiais dirvos vandenyje. Rūgštinėje dirvoje vandenilio jonai pakeičia metalo jonus dalelių paviršiuje ir metalo jonai ištirpsta vandenyje. Be mineralų, dirvoje yra ir organinių junginių, vandens ir oro. Organinė medžiaga, suteikianti dirvai tamsią spalvą, vadinama humusu. Jis susidaro, dirvoje gyvenanties mikrobams skaidant augalų celiuliozę ir hemiceliuliozę. Dirvoje yra ir lignino – mikrobų nesuardyto augalinės kilmės polimero. Humuse randami pagrindiniai elementai – anglis, azotas, deguonis ir vandenilis. Humusas pasižymi didele trauka sunkiesiems metalams ir juos ekstrahuoja iš dirvos vandens, sudarydamas metalo jono ir humuso rūgšties kompleksus. Su sunkiaisiais metalais humuso rūgštys sudaro netirpius kompleksus. Sunkieji metalai pasilieka dirvoje dėl šių priežasčių: a) juos absorbuoja mineralų dalelės; b) sudaro netirpius kompleksinius junginius su organinių dalelių humusu; c) dalyvauja nusodinimo reakcijose. Sunkiųjų metalų koncentracija nuotekų dumble dažnai yra mažesnė, nei dirvoje. Maistiniai pasėliai, tręšiami nutekamųjų vandenų dumblu, gali įsisavinti didelius kiekius sunkiųjų metalų. Daržovės labai skiriasi pagal įsisavinamo metalo kiekį. Pvz. salotos įsiurbia didžiulius švino kiekius, o agurkai – ne. Sunkieji metalai – tai cheminiai elementai, kurių tankis>5000 kg/m3. Tai: Hg, Pb, Cu, Fe, Cd, As, Al ir kt. Daugelis jų junginių yra nuodingi. Hg, Pb, Cd ir As junginiai dėl didelio toksiškumo, plataus vartojimo ir paplitimo sukelia didžiausią pavojų aplinkai. Nuo nuodingųjų organinių junginių metalai skiriasi tuo, kad jie yra stabilūs, neskyla ir kaupiasi aplinkoje. Hg, Pb, Cd ir As junginių toksiškumas priklauso nuo jų būsenos. Kondensuotos metališkos būsenos jie nėra nuodingi. Tačiau būdami katijonais ir junginiuose su nedidelės masės angliavandeniliais, jie yra ypač nuodingi. Su maistu patekę į žmogaus organizmą sunkiųjų metalų katijonai ar molekulės sąveikauja su merkaptogrupėmis (-SH), įeinančiomis į fermentų, kontroliuojančių svarbių metabolizmo procesų greitį, sudėtį. Susidarius metalo ir sieros jungčiai, pasikeičia fermento būsena, jis nebegali normaliai veikti. Žmogaus savijauta pablogėja, kai kada net ištinka mirtis. Stipriai apsinuodijus sunkiuoju metalu, skiriamas vaistas – junginys, kuris stipriau pritraukia metalo joną negu fermentas, o susidaręs metalo ir junginio kompleksas pasišalina iš organizmo. Tiriamos sunkiųjų metalų formos dirvožemiuose: bendrosios, tirpiosios rūgščių tirpaluose, judriosios ir tirpiosios vandenyje. Judriosios sunkiųkų metalų formos analizuojamos amonio acetato buferiniame tirpiklyje. Tirpios rūgščių tirpaluose nustatomos HNO3 tirpiklyje. Bandinių mineralizacija bendrųjų sunkiųjų metalų nustatymui atliekama šlapiuoju ir sausuoju būdu. Atominė fluorescencinė analizė pagrįsta nustatomų elementų atomų fluorescencijos – šviesos kvantais sužadintų atomų ir molekulių nepusiausvyrosios elektromagnetinės spinduliuotės matavimu. Rentgeno fotoelektronų spektroskopija skirta paviršiaus elementinės sudėties kokybiniam ir kiekybiniam nustatymui bei susudariusių cheminių ryšių tyrimui. Bendrosioms formoms nustatyti kaip ekstrahentas pasirenkamos stiprios rūgštys HNO3: HCl, 1:3, HF. Norint nustatyti tirpias, judrias formas naudojami silpnų rūgščių arba jų druskų tirpalai (CH3COOH, CH3COONH4), mažų koncentracijų stiprių rūgščių tirpalai (HNO3), tirpalai reagentų, kurie su metalais sudaro patvarius kompleksus (EDTA rūgštis, Na2EDTA). Atominės absorbcijos spektrometrijos metodo esmė yra nustatomojo elemento laisvųjų atomų galimybė selektyviai sugerti kiekvienam elementui atitinkamo bangos ilgio rezonansinį spinduliavimą. Medžiagų apykaitos ciklai: organizmų sugebėjimas asimiliuoti saulės energiją ir sintezuoti organines medžiagas ir sumineralizuoti juos iki mineralinių bei dujinių junginių ir sudaro elementų ciklų esmę. Cikluose dalyvauja praktiškai visi elementai, nors kai kurių jų kiekiai labai maži, bet jų biologinis vaidmuo svarbus. Ciklai užtikrina biosferos santykinį stabilumą laike. Cikluose elementai pereina iš 1 būklės į kitą, vyksta medžiagų mobilizacija, palaikoma geocheminė pusiausvyra bei pastovumas. Dirvožemio formavimasis: 1.Didysis geologinis medžiagų apykaitos ratas: 2. Mažasis biologinis medžiagų apykaitos ratas. Patekusios į žemės paviršių, pirminės kalnų uolienos pradeda dūlėti. Paviršiniame šio dūlo sluoksnyje pradeda formuotis dirvožemis gyviems organizmams kaupdamas maisto medžiagas. Tos medžiagos iš dirvožemio įsisavinamos augalų ir po to vėl per tarpinius trofinius ciklus grįžta atgal į dirvožemį – mažoji biologinė medžiagų apytaka. Taigi tai yra energijosir medžiagų apykaitos procesų tarp augalų, mikrobų, gyvūnų ir juos supančios aplinkos, cikliškų pasikartojimų visuma, kurią nulemia augalų vegetacijos apykaitos trukmė. Žalieji augalai sukuria organinę medžiagą, kuri, pasibaigus vegetacijai nukrinta ir kartu su žolių danga sudaro miško paklotę, kuri mineralizuojasi, t.y. pūva. Organinės liekanos pūva iki paprastų elementų, kurių dalis išgaruoja į atmosferą, dalis išsiplauna į gruntinius vandenis, dalį medžiai sunaudoja mitybai ir dalį sunaudoja biota. Vyksta cheminių junginių persiskirstymas, kurių tik dalis panaudojama naujam augalo augimui vegetacijos periode. Iš dirvožemio, dalis medžiagų su infiltracinių atmosferos kritulių srautu yra išplaunama ir patenka į Pasaulinį vandenyną. Čia iš jų susidaro nuosėdinės uolienos, kurios dėl geologinių procesų vyksmo gali grįžti arba pasilikti vietoje, vandenyno gelmėse ir iš esmės pasikeisti – tai didžioji geologinė medžiagų apytaka. Pradžioje šie srautai buvo tik kaip geocheminiai ciklai. Atsiradus gyvybei žemėje, jie pavirto biogeocheminiais ciklais, kurie civilizacijos eigoje transformavosi į technobiogeocheminius ciklus. Dirvodaros procesai: dirvožemio susidarymas, arba dirvodara – sudėtingas natūralus dirvožemio susidarymo, jo vystymosi, funkcionavimo ir evoliucijos žemės paviršių dengiančiose uolienose procesas, vykstantis gamtinėse ir antropogeninėse žemės ekosistemose, veikiant dirvodaros veiksnių kompleksui. Dirvodarą galima apibrėžti kaip sudėtingos mažosios biologinės ir didžiosios geologinės medžiagų apytakos ciklų ir energijos srautų, vykstančių uolienų dūlėjimo plutos sluoksnyje, tarpusavio sąveikos procesą, dėl kurio susidaro, vystosi ir evoliucionuoja dirvožemis. Elementarieji dirvodaros procesai būna gamtiniai ir antropogeniniai. Jie lemia tam tikrų dirvožemio profilio horizontų susiformavimą. Elementariųjų dirvodaros procesų grupės: 1) tai elementarieji dirvodaros procesai, kuriuose pagrindiniai yra mineralinės dirvožemio dalies pokyčiai:a) pirminė, primityvioji dirvodara; b) molio susidarymas; c) laterizacija. 2)juose vyrauja organinės dirvožemio dalies skaidymasis ir sintezė: d) humuso kaupimasis; e) durpių kaupimasis. 3) Juose vyrauja mineralinių ir organinių dirvožemio medžiagų transformavimosi ir persiskirstymo profilyje reiškiniai: f) įdruskėjimas; g) išdruskėjimas; h) išplovimas; i) lesivažas; j) jaurėjimas; k) glėjėjimas. Dirvodara vyksta veikiant klimatui, augalijai ir gyvūnijai, dirvodarinėms uolienoms, geologiniam amžiui ir žmogaus ūkinei veiklai. Dirvodara vyksta veikiant klimatui, augalijai ir gyvūnijai, dirvodarinėms uolienoms, geologiniam amžiui ir žmogaus ūkinei veiklai. Dūlėjimas viršutinius sluoksnius paverčia eliuviu, arba dūlu. Jis neturtingas maisto medžiagų. Puriame eliuvyje pirmiausia apsigyvena bakterijos, sugebančios pasisavinti CO2 sierabakterės, gelžbakterės. Jų sukurta organinė medžiaga praturtina viršutinius klodus ir sudaro sąlygas apsigyventi dumbliams, o po to ir kerpėms, samanoms, žoliniams augalams. Elementarieji dirvodaros procesai – tai mineralų irimo ir naujų atsiradimo, mineralinių medžiagų kaupimosi, kompleksinių organinių – mineralinių junginių susidarymo procesus, apimantis procesas. Pagrindiniai jų yra: 1) dekarbonitizacija; 2) dekalsifikacija; 3) išmolėjimas; 4) jaurėjimas; 5) glėjėjimas; 6) durpėjimas; 7) pelkėjimas; 8) rudžemėjimas. Dirvodaros veiksniai: 1. Dirvodarinės uolienos kilmė ( neoraninė, organinė, antropogeninė), struktūra ir tekstūra, cheminė ir mineralinė sudėtis. Gimtosios uolienos cheminių elementų sudėtis ir jos dūlėjimo pobūdis lemia dirvožemio mechaninę sudėtį – molio ir smėlio dalelių santykį, dirvožemio tipą ir drėgmės sąlygas. 2. klimatas (ypač temperatūra ir krituliai) 3.reljefas (topografija) veikia erozijos pobūdį, vietinį klimatą.4. gyvi organizmai (ypač augalai): Augalų šaknų sistema stabilizuoja eroziją, Gyvieji organizmai ardo organines medžiagas ir fiksuoja augalų maistines medžiagas. Gyvųjų organizmų bioproduktai gamina medžiagą, klijuojančią dirvožemio daleles į agregatus, tarp kurių porų cirkuliuoja vanduo ir maistinės medžiagos; Organizmai formuoja dirvožemio poringumą. Organizmai spartina biologinį ir cheminį dirvožemio dūlėjimą (dirvodaros procesus), gamindami organines rūgštis ir fizinį dūlėjimą šaknimis ardydami uolieną. 5.Įtakingi organizmai, ypač urbanizuotose vietovėse yra žmonės. Jie formuoja antropogeninės kilmės dirvožemius iš statybinio laužo, šiukšlių, atliekų. Žmogus gali keisti dirvodarus procesus. Žemės ūkio veikla. 6. Geologinis laikas, per kurį dirvodarinės uolienos yra veikiamos dirvodaros procesų: Dirvodaros procesą galima palyginto su chemine reakcija – nuo kitų veiksnių. Būna taip, kad 1 – 3 cm. Dirvožemio sluoksnis formuojasi 100 – 500 metų. Dirvodaros (dūlėjimo) procesai: dūlėjimas – tai uolienų pasikeitimas, ardymo ir sintezės mišinys, kuriame dažnai dalyvauja ir gyvieji organizmai. Kietos uolienos suardomos į mažesnius gabalėlius ir į mineralus. Jie pavirsta naujais mineralais rba visai suyra. Tai išorinės žemės plutos dalies sąveika su chemiškai aktyviais atmosferos, hidrosferos, biosferos veiksniais – H2O, O2. Pirminiai mineralai paverčiami antriniais, o šie – iki tirpių formų. 1. Fizinis. Jo metu kietos uolienos subyra į nuolaužas, smėlį. Būna: a) temperatūrinis. Temperatūrinis dūlėjimas – kai uolienos dalelės juda pačios uolienos viduje, iš išorės mechaniškai neveikiamos, dėl temperatūros. Tai sukelia deskvamaciją – paviršinį sluoksnių lukštenimąsi.b) mechaninis. Mechaninis dūlėjimas vyksta dalyvaujant vandeniui. Vyksta šaltinio dūlėjimas – kai deskvamacija pagreitinama uolienoje esančio užšąlančio vandens poveikio. 2. Cheminis. Būna: a) tirpinimas. Kuo H+ koncentracija didesnė, tuo vanduo intensyviau tirpina įvairias medžiagas ir mineralus; b) hidrolizė. Hidrolizės metu mineralai suyra dėl H2O ir CO2 veikimo. Susidaro nauji mineralai; c) hidratacija. Hidratacijos metu mineralai prisijungia vandenį. Susidaro naujų mineralų, į kurių sudėtį įeina H2O; d) oksidacija. Uolienas sudarančių mineralų oksidacija vyksta žemės paviršiuje ir viršutinėje žemės plutos dalyje virš gruntinių vandenų intensyviausiai. Iš pirminių mineralų susidaro antriniai: a) Jonų hidratacija, disociacija ir adsorbcija. To paties krūvio bet mažesnio radiuso jonai turi didesnį polinių H2O molekulių sluoksnį todėl nėra linkę adsorbuotis dirvožemio kietojoje fazėje. Didesni jonai linkę dehidratuotis ir sudaryti junginius su molio mineralais. Adsorbcijos jėga didėja eilėje: Li+

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!