Talajvédelem. Talajok átalakítása és elzárása Talajok beépítése Talajművelés Talajok víztelenítése és öntözése Erózió, defláció Talajok szennyezése

Átírás

1 Talajvédelem Talajok átalakítása és elzárása Talajok beépítése Talajművelés Talajok víztelenítése és öntözése Erózió, defláció Talajok szennyezése

2 Talajok szennyezése Porok Savak Fémek Sók Növény-védőszerek Szerves anyagok Radioaktív anyagok Gázok és meleg Trágyák

3 Savasodás Természetes folyamatok Mesterséges folyamatok

4 Természetes folyamat Humíd klímában természetes folyamat a talajsavanyodás Okai: - CO 2 képződés (pl. gyökérlégzés, mikrobiális tevékenység) nitrifikáció biomassza lebontás humuszodás (szerves savak) -> természetes talajfejlődés -> következménye -> talaj degradáció

5 Mesterséges hatás savanyu műtrágyák használata termés elvitele -> ion elvitel avarhasználat savas ülepedés -> SO 2, NO x az égetésből származnak állattartás -> ammónium felszabadulás -> nitrifikáció

6 Az antropogén talajsavanyodás okai A csapadékvízben a légköri SO 2, NO x -> kénsavvá, salétromsavvá alakul át -> savanyítja a csapadékvizet Közép-Európában a csapadékvíz ph-ja 4,3 (jelenleg, átlagosan) -> ez azt jelenti, hogy 25x nagyobb a szabad aciditás (savanyúság), mint a CO 2 -dal egyensúlyt tartó vízben (természetes állapot) A savanyodás 70 %-a a levegőből származik (Solling, Németország mérések alapján)

7 A légköri savanyodás származási helye SO 2 -> égetésből (szén, olaj) - 90% az összes S mennyiségnek NO x ->főleg Ottó-motorokból az égetés során a légköri N, O-ből SO 2, NO x és CO 2 kibocsátása nőtt, így nincs egyensúlyban az asszimilációval és a tengervízben elnyelt mennyiséggel, ennek eredményeként a légkör CO 2 tartalma globálisan nő (üvegház hatás) SO 2, NO x tartalma helyileg nő -> növekvő depozicióráta (savanyító hatás)

8 Savanyító hatás Oxidáció (elektron transzfer reakció): 2 SO 2 +4 H 2 O = 2 SO e H + O 2 +4 e H + = 2 H 2 O SO 2 + O H 2 O = 2 SO H +

9 Emisszió okai A kénemisszió nagy része, a nitrogén emisszió teljesen mértékben antropogén eredetű - szoros kapcsolat a lerakodás, a savanyodás és a kibocsátott mennyiség között Savak képződése és lerakodása több lépcsős folyamat SO 2 - gyorsan lerakódik (néhány nap alatt) - illetve átalakul SO 4 2- tá - ez több ezer km-re is elszállítódhat NO 3- - gyorsabban átalakul és lerakódik, helyi felhalmozódás

10 Légkör öntisztulási folyamata Káros anyagok a felhő képződés közben kerülnek be a cseppekbe A lehulló esőcseppek útközben veszik fel a káros anyagokat Száraz ülepedése az aeroszoloknak

11 Lerakódás formái Növényre, talajra, vizekre Száraz, gázformájú aerosol - levelek felületére - korona kiszűri (a savanyú hatású szennyezőanyagokat) - kitettségtől függ - erdők jobban Törzsön lefolyva a gyökfő körül erősebb savanyító hatás Neves depozíció - esővel

12 Savterhelés mértéke I. Függ a kibocsátótól való távolságtól SO 2, NO x - előbb-utóbb teljesen átalakul - SO 4 2-, NO 3 - HCl - gáz - szén- és PVC égetés (műanyag) során keletkezik, illetve tengervízből szabadul fel Alumíniumkohók környékén HF - toxikus, de csak kevésbé savanyít

13 Savterhelés mértéke II. Savas terhelés az NSZK-ban 7 kmól/ha 75 % SO2 (csökkenő) 25 % NOx (nem csökken) További savas terhelés - ammónia állattartásból % levegőben hasznos - semlegesít talajban nitrifikálódik - savanyít

14 Savas ülepedés

15 Talajok pufferrendszere CaCO 3 puffertartomány kicserélhető puffertartomány szilikát puffertartomány oxid/hidroxid puffertartomány

16 Pufferoló képesség függ Talajok tulajdonságaitól Szilikátok mállásától: (2 Me 2+ (SiO 4 4-, 2O 2-, 2 CO 3 2- )) + 4 H + -> 2 Me 2+ + (SiO 2, 2H 2 O, 2 CO 2 )

17 Talajok sav/bázis egyensúlya Folyamat a következő: HA = A - + H + sav1 bázis 2 H + + B - = HB bázis1 sav2 HA + B - = HB + A - sav1 bázis1 sav2 bázis2 HA - sav - protonleadó B bázis - protonfelvevő

18 Disszociációs egyensúly Egy adott ph-nál a disszociált és a nem disszociált ionok aránya a sav erősségétől ( pk értékétől függ): (H + )(A) (A - ) Ks = pks = ph + 1g (HA) (HA) ahol, Ks = a sav erőssége pks = - log Ks

19 Pufferhatás a sav protonját egy bázikusan ható rész leköti nem disszociált formában. a sav erősségétől függ, hogy a protonoknak mekkora része van disszociált formában lekötve Gyenge savak (szénsav - nagy pks-érték) - csak magas ph-n disszociálnak

20 Erős savak Erős savak (kénsav, salétromsav) Erős savak képződnek a talajban is a lebomlás során: ammónium - nitrifikáció - növények NH 4 felvétele (H + felszabadulással jár) ezzel szemben az NO 3- felvétel lúgosít, ha NO 3 - kimosódik, további savanyítás kationos kötésben lévő tápanyagok felvétele - savanyítást okoz

21 anion felvétel - lúgosítás (ha a talajban sok a NH 4+ -> savanyítás) szervesanyagok lebomlása: R-COOMe + H 2 O -> CO 2 + Me+ OH - bázisok keletkezése

22 Ha a lebomlás a tápanyagfelvétellel egyensúlyban van nincs savanyítás, ha nincs Egyensúly savanyítás Okai: - külső terhelés - szerves anyag elvitele (pl. betakarítás, fahasználat) - szerves anyag felhalmozódás - avarhasználat

23 lebomlás során nagy mennyiségű CO 2 szabadul fel: CO 2 + H 2 O <-> HCO 3- + H + meszes talajon kmól/ha sav szabadulhat fel (ez lényegesen több lehet, mint a külső terhelés) savanyú talajon az egyensúly balra tolódik el

24 5 ph alatt "kationsavak", azaz fémoxidok szabadulnak fel: (Al 3+ (OH) 3 ) + H + <-> ((Al(OH) 2 ) 2+ + H 2 O - először pufferolás - majd kimosódás (((Al(OH) 2 ) 2+ ioné), mivel a hidroxo-komplex ionok mozgékonyabbak - az alumínium oldatba megy - gyökérméreg - mélyebb rétegekben újra savként viselkednek.

25 A talajsavanyodás következményei meszes talajokon - mésztelenedés (hazánkban a legtöbb talaj meszes) mésztelenedés esetén csökken a talajoldat elektronkoncentrációja eliszapolódás - nő az erózióveszély

26 A talajsavanyodás következményei mészmentes talajokon - kationok deszorbeálódhatnak - kimosódhatnak (Na, K, Mg, Ca) - nő a talajok bázistelítetlensége - csökken a ph-érték - kolloidszegény talajokon ez a folyamat igen gyors

27 A talajsavanyodás következményei csökken a kationkicserélődési kapacitás - szilikátok mállása nő - agyagásványok (pl. vermikulit) 4 ph alatt szétesnek - Al 3+ szabadul fel - az adszorpciós komplexekben az Al 3+ -ionok elfoglalják a kisebb értékű kationok helyeit. 3,5-4,5 ph között a szabad Al 3+, hidroxokomplexek formájában - az agyagásványok köztes rétegeibe rakódnak j ph további csökkenése 3,5 alá - az agyagásványok tovább bomlanak

28 A talajsavanyodás következményei ph 3 alatt - ferrihidroxidok feloldódnak - vas -ionok szabadulnak fel - a vashidroxidhoz hasonló nehézfémek mobilizálódnak

29 A savasodás hatása a talajorganizmusokra fajösszetétel változik nő a gombák száma csak 3,5 ph alatt tűnnek el más élőlények is ismeretlen az Al 3+ és a nehézfémek hatása Hatás a növények növekedésére erdőpusztulás (NSZK erdeinek 50 %-a károsodott)

30 A talajvízre és a lefolyó vizekre gyakorolt hatása leszivárgó vízben - sok a NO 3-, SO 4-, kis ph oldott Al 3+, nehézfémek - nem alkalmas többé ivóvíznek

31 A talajsavanyodás kimutatása CaCl oldatban ph mérés kicserélhető kationok meghatározása

32 Savasodás elleni védelem és következményei savak SO 2, NO x, HCl, HF védelem lehetőségei: a savkibocsátás csökkentése kéntelenítés (szén, olaj) - jelenleg nem lehetséges a SO 2 kibocsátást ki lehet szűrni NO x - katalizátorokkal - 40 %-os csökkenés NH 3 - emisszió csökkentése -> állattartó telepek trágyát gyorsan bedolgozni eredmény átlagosan SO 2 koncentráció: 1963-ban 260 mikrogramm/köbméter 1987-ben 75 mikrogramm/köbméter

33

34

35 A talaj pufferkapacitásának növelése mészmentes talajokon szinten tartó meszezés (1-3 évente - mennyisége a savasodáshoz igazítva) meliorációs meszezés ph érték növelés túl sok mész kiadagolása káros jelenleg évente 200 kg/ha CaO veszteség ->. a természetes talajfejlődés során (13 ezer év) 130 kg/ha

36

37 Savanyodás Pufferképesség Savképződés Savülepedés Talajbiológiai tulajdonságok Talajkémia tulajdonságok Talajfizikai tulajdonságok Ember