Оксидогенез железа в почвах степной зоны

• Автор: Алексеев, Андрей Олегович
• Шифр специальности: 03.00.27
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 298 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава I. Геохимия соединений железа в почвах и методы их изучения
1.1 .Геохимическая характеристика железа
1.2. Железо в почвах и процессы выветривания
1.2.1 .Роль климата в процессе выветривания
1.2.2.Дренированность, роль рельефа в процессе выветривания
1.2.3.Роль исходного субстрата в процессе выветривания
1.2.4. Роль pH и Ей условий
1.2.5. Роль органического и живого вещества в почвах
1.3. Биогенный цикл железа
1.3.1. Бактериальное окислеш 1е железа
1.3.2. Бактер! 1альное восстановление железа
1.4. Важнейшие железистые минералы почв и их диагностические параметры
1.5. Методы изучения почвенных оксидов железа
1.5.1. Химические анализы
1.5.2. Мессбауэровская (ЯГР) спектроскопия
1.5.3.Рентгеновская дифрактометрия
1.5.4. Магнитные методы
1.6. Состояние железа в почве
Глава 2. Объекты и методы исследования
2.1 Почвы Ставропольской возвышенности
2.2 Палеопочвы археологических памятников позднего голоцена
2.2.1. Приволжская возвышенность, Ергенинская возвышенность, Прикаспийская низменность
2.3.Лессово-почвенные комплексы юго-востока Русской равнины
2.3.1. Терско-Кумской равнина
2.3.2. Азово-Кубанская низменность
2.4.Методы исследований

Глава 3. Геохимия железа в почвах степных ландшафтов и особенности 93 оксидогенеза
3.1. Соединения железа в почвах макрокатсны на восточном склоне Ставропольской возвышенности
3.1.1 .Распределение форм железа по результатам химических
анализов
3.1.2.Состояние железа в илистой фракции почв (данные Мессбауэровской спектроскопии)
3.1.3. Содержание железа в почвенных растворах, поверхностных и грунтовых водах
3.2.Соединения железа в почвах макрокатены северо-западного склона Ставропольской возвышенности, включая орошаемые почвы
3.2.1. Морфологические особенности почв, связанные с состоянием железа
3.2.2. Содержание и соотношение форм железа в орошаемых почвах.
3.3. Содержание и соотношение форм железа в почвах почвенного комплекса гильгай (юго-восток Ставропольской возвышенности)
Глава 4. Магнитные свойства и минералогия соединений железа
степных почв
4.1. Магнитная восприимчивость почв сопряженных ландшафтов
4.2. Магнитная минералогия соединений железа степных почв
4.2.1. Глинистая минералогия почв и почвообразующих пород региона
4.2.2 Магнитные свойства почв и почвообразующих пород региона
4.2.2 Результаты изучения магнитных фракций
4.3 Связь магнитных и минералогических свойств современных
степных почв с существующими климатическими условиями

Глава 5. Роль железоредуцирующих бактерий в формировании магнитных свойств степных почв
5.1.Исследование твердой фазы продуктов полученных после инкубирования проб
5.1.1 .Каштановые почвы (Волгоградская область)
5.1.2.Чернозем обыкновенный (Ставропольский край)
5.2. Оценка размеров формирующихся при участии биогенного фактора почвенных магнетитов
5.3.Схема путей формирования оксидов железа в почвах степной зоны
Глава 6. Изменения минералогических и магнитных свойств почв в связи с динамикой климата степей в голоцене и плейстоцене
6.1. Исследование голоценовых палеопочв юго-востока Русской равнины
6.1.1. Изменения состояния соединений железа в почвах за историческое время (Курганный могильник "Авилово")
6.1.2 Изучение возможности диагенетических изменений в
палеопочвах, погребенных под курганной насыпью
6.1.3.Изменения минералогических и поверхностных свойств почв
в связи с динамикой климата с юней за историческое время (Курганная группа «Калмыкия»)
6.2.Исследование плейстоценовых лёссово-почвенных комплексов юго-востока Русской равнины
6.2.1. Основные проблемы стратиграфии и палеогеографии лессово-почвенной формации
6.2.2. Лессово-почвенный разрез "Отказное"
6.2.3. Лёссово -почвенный комплексы Азово-Кубанской низменности
Выводы
Список использованной литературы

микроорганизм, способный к катаболическому восстановлению оксидов железа, названный Geobacter metallireducens (Lovley ct al., 1993). При этом восстановленным продуктам являлся магнетит. Сейчас известно более двух десятков видов, обладающих этой способностью. Большинство их относится к Proteobacteria. Подавляющее большинство известных железоредукторов имеют оптимум роста при pH 6,5-7,5. Существенно, что область устойчивости магнетита - конечного восстановленного продукта - в координатах Eh-pH находи гея при высоких значениях pH и низких Eh. Таким образом, для железоредукторов выполняется условие развития в области стабильности продукта окислительно-восстановительной реакции. Большинство диссимиляторных железоредукторов способны помимо железа восстанавливать марганец Mn(IV), также как многие железобактерии способны к его окислению (Lovley, 2000). Геохимия железа и марганца в осадочном процессе тесно связана, прослеживается тесная связь между экологией микроорганизмов железного цикла и геохимией железа в осадочном процессе.
Несмотря на то, что диссимиляторные железоредукторы изучаются уже довольно давно, до сих пор до конца не изучены механизмы восстановления железа (Lovley, 1987- 2006, Заварзина, 2001, Слободкин ,2008) Доступность железа как потенциального акцептора электронов определяется его формой. Fe(lII) может существовать в растворе в виде ионов, различных комплексов Fe(III) и хелатов Ее(Ш). Однако, как уже упоминалось выше, в зоне гипергенеза Fe(lll) присутствует в основном в виде оксидов и гидроксидов. Т.е. в большинстве случаев, бактерии вынуждены восстанавливать труднорастворимые соединения окиеного железа. Было показано, что скорость опосредованной бактериальной железоредукции уменьшается с ростом кристалличности минеральной фазы в ряд)- Fe(OH)3 > леиидокрокит > гетит > гематит. В дальнейшем эти результаты полностью подтвердились и для диссимиляторных железоредукторов (Lovley, 1987). Большая скорость восстановления наименее упорядоченных минералов железа объясняется, во-первых, их большей растворимостью, развитой поверхностью и термодинамической нестабильностью. По уровгпо стабильности оксиды и