Химия окружающей среды

1. Лекция 12 Химия окружающей среды

Литосфера Земли. Физикохимические процессы в почве

2. Литосфера

Литосфе́ра (от греч. λίθος — камень
и σφαίρα — шар, сфера) — твёрдая
оболочка Земли.
Состоит из земной коры и верхней
части мантии, до астеносферы, где
скорости сейсмических
волн понижаются, свидетельствуя об
изменении пластичности пород.

3. Слои Земли (на основании данных о скоростях прохождения сейсмических волн)

При переходе от земной коры к
внутренней
оболочке
(B)
происходит
скачкообразное
изменение
скорости
распространении сейсмических
волн.
Эта граница - поверхность
Мохоровича.
Слои B и C отличаются друг от
друга и от слоя D скоростью
распространения сейсмических
волн

4. Строение земной коры по Гутенбергу

5. А.Е.Ферсман предложил назвать Кларком среднее содержание элементов (выраженное в процентах) в земной коре, на Земле в целом или

других телах
Кларк
Элемент
Кислород
Кремний
Алюминий
Железо
Кальций
Калий
Натрий
Магний
Титан
массовый % (масс.) объемный %(об.)
по А.В. Виноградову по В. Гольдшмидту
47
29,5
8,05
4,65
2,96
2,5
2,5
1,87
0,45
91,97
0,89
0,77
0,68
1,48
2,14
1,6
0,56

6.

Кларк концентрации Кк
Кк = А/К ,
где А - содержание элемента в
данном регионе (масс.%);
К - кларк элемента в земной коре
(масс.%).

7. Геохимичские провинции

Многочисленные анализы проб земной коры позволяют
выделить территории, различающиеся уровнем содержания
определенных элементов. Такие территории называют
геохимическими провинциями. Так, например, районы
Уральских
гор,
характеризующиеся
повышенным
содержанием меди, хрома, никеля и других элементов,
следует отнести к уральской геохимической провинции.
В пределах провинций также имеются участки,
различающиеся содержанием рассеянных элементов. Это
так называемый геохимический фон элементов.

8.

9.

10. Процесс разрушения минералов и горных пород на поверхности Земли обычно называют выветриванием, хотя ветер почти никакого

отношения к этому процессу не имеет.
А.Е. Ферсман в 1922г. предложил другое название
для этого процесса – гипергенез.
В настоящее время под гипергенезом понимают
сумму процессов преобразования твердого вещества
земной коры на поверхности суши под влиянием
воды,
воздуха,
колебаний
температуры
и
жизнедеятельности живых организмов.

11. Выветривание горных пород

Различают два типа выветривания:
1. Физическое, или механическое
Приводит к чисто механическому разрушению пород. Частые
изменения
температуры,
морозное
выветривание
с
образованием
морозоустойчивых
трещин
и
солевое
растрескивание пород обуславливает разрыхление структуры
и распад пород на минеральные зерна.
2. Химическое
Разрыхление коренных пород под действием кислорода
воздуха, диоксида углерода, воды, органических кислот,
сопровождающееся изменением их состава.
Выделяют еще биологическое выветривание, но процесс
связан либо с физическим действием (действие корней
растений), либо с химическим воздействием (воздействие
органических кислот, выделяемое корнями растений).

12. Почва

слой вещества, лежащий поверх горных
пород земной коры
особое природное образование, играющее
очень важную роль в наземных экосистемах
почва является связующим звеном между
биотическим и абиотическим факторами
биогеоценоза

13.

Изучением почв занимается почвоведение,
основателем которого является Василий
Васильевич Докучаев
1846 - 1903 г.г.

14. Процессы почвообразования

1. Трансформация минералов
2. Накопление органических остатков и их
трансформация
3. Образование органоминеральных
соединений
4. Накопление биогенных элементов
(азот, фосфор, калий)
5. Миграция продуктов трансформации
вглубь слоя и по поверхности

15. Почвообразоанием называют сложный природный процесс перехода горной породы в качественно новое состояние.

Этот процесс протекает при взаимодействии минерального
вещества земной коры с живыми организмами и продуктами
их жизнедеятельности. Такое взаимодействие в земных
условиях происходит при прямом и косвенном влиянии
других факторов внешней среды.
Растительные сообщества извлекают из горных (материнских)
пород питательные элементы, синтезируют сложные
органические соединения – биомассу – и возвращают их в
почву в виде отмершей и опавшей на землю растительной
массы корней.

16. Почвообразовательный процесс

Одним из главных факторов являются дождевые черви ,
личинки насекомых и микроорганизмы. В процессе питания они
измельчают растительную массу, перемещают ее, перемешивая
органические и минеральные вещества.
Находясь в тесном взаимодействии между собой и с
минеральной частью горных пород и почв, живые организмы
активно участвуют в малом биологическом круговороте
веществ. В результате этого процесса в верхних горизонтах,
почвообразующих породах и почвах накапливаются биогенные
элементы (азот, углерод, фосфор, сера и др.), происходит
образование и дальнейшее развитие почв.

17. Большой геологический круговорот элементов

1. Континентальное выветривание горных
пород.
Образование
подвижных
соединений.
2. Перенос этих соединений в моря и
океаны.
3. Отложение на дне морей и океанов.
Метаморфоз.
4. Новый выход пород на дневную
поверхность.

18. Биологический (малый) круговорот

1. Извлечение и поглощение растениями
углерода и кислорода из атмосферы и азота,
водорода, кислорода, кальция, фосфора и
др. элементов.
2. Построение растительных организмов.
3. Разложение
отмерших
растительных
организмов и освобождение заключенных в
них элементов.
4. Вовлечение элементов в новый круговорот.

19. Сравнение малого и большого кругооборота

1. Большой – вымывание элементов с
поверхности.
2. Малый удерживает биологически важные
элементы и поднимает их на поверхность.
3. Малый –не замкнут, часть элементов
выходит, другие вовлекаются в него.
4. По мере развития жизни на Земле масса
элементов
участвующих
в
малом
круговороте возрастает.

20.

21. Основные стадии почвообразовательного процесса

I. Начальная стадия.
Отсутствуют почвенные признаки.
Незначительные масштабы малого круговорота.
II. Стадия формирования почв.
II (а). Фаза ускоренного развития.
Рост масштабов малого круговорота.
Формирование почвенных признаков.
II(б). Фаза замедленного развития.
Снижение интенсивности роста масштабов малого кругооборота.
Развитие профилеобразования
III. Стадия равновесного функционирования.
Стабилизация биогеохимических процессов.
Стабилизация главных признаков почв.