Редкие тяжелые металлы в почвах гумидного климата по данным рентгенофлуоресцентного анализа

• Автор: Савичев, Александр Тимофеевич
• Шифр специальности: 03.02.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 190 с. : ил.

А!Т.Савичев
«Редкие тяжелые металлы в почвах гумидного климата по данным рентгенофлуоресцентного анализа»
Содержание

Введение
Глава 1. Физические методы изучения редких тяжелых металлов и металлоидов в почвах (аналитический обзор)

1.1. Понятия: тяжелые, сверхтяжелые и редкие тяжелые металлы

1.2. Нейтронно-активационный анализ почв

1.3. Рентгенофлуоресцентный анализ почв

Глава 2. Объекты исследований

2.1. Стандартные образцы почв
2.2. Незагрязненные почвы подзолистого ряда
2.3. Почвы естественных положительных геохимических аномалий.
2.4. Почвы техногенных геохимических аномалий
Глава 3. Разработка рентгенофлуоресцентного и рентгенорадиометрического методов диагностики содержания редких тяжелых металлов в почвах
3.1. Рентгенофлуоресцентный метод анализа редких тяжелых металлов V, Хх, N6, Ш, Та, ТЬ, и
3.2. Рентгенорадиометрический метод анализа

легких лантанидов: La, Се
3.3. Рентгенорадиометричёский метод анализа легких лантанидов: Pr, Nd, Sm
3.4. Рентгенорадиометрический метод диагностики
тяжелых лантанидов: Eu, Gd, Tb, Dy
3.5. Методики обработки полученных результатов
Глава 4. Содержание редких тяжелых металлов в незагрязненных почвах..
4.1. Уточнение содержания лантанидов в стандартных образцах почв
4.2. Содержание лантанидов (Y, La, Се) и других тяжелых металлов в незагрязненных почвах подзолистого ряда
4.3. Содержание редких тяжелых металлов в почвах естественных геохимических аномалий
4.3.1. Криоземы Колымской низменности
4.3.2. Почвы Хибинско-Ловозерской провинции
Глава 5. Содержание редких тяжелых металлов в почвах техногеохимических аномалий
5.1. Череповецкая техногеохимическая аномалия
5.2. Г. Чусовой и окрестности
5.3. Ревдинская техногеохимическая аномалия
5.4. Г. Пермь
5.5. Г. Норильск и окрестности
Выводы
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Содержание целого ряда редких тяжелых металлов - редких d-металлов: Zr, Nb, Hf, Та; лантанидов: Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy; актинидов: Th, U в почвах слабо изучено. В результате приняты неверные почвенные кларки - Y, Nb (Bowen, 1979; Иванов, 1997); не выявлены естественные положительные и отрицательные геохимические аномалии редких металлов; не оценены их техногенные геохимические аномалии.
Например, надежных значений почвенных кларков иттрия нет, так как «...почвы редко анализируются на Y...» (Иванов, 1997, с. 95). По Боуэну (Bowen, 1979) кларк иттрия 40 мг/кг, хотя для тех стран, где активно изучали его содержание, получены значения значительно ниже. Для США кларк 25 мг Y/кг, для 44 образцов китайских почв в среднем 22 мг Y/кг, для 30 образцов почв Южной Швеции: от 5 до 18 мг Y/кг (Переломов, 2007; Иванов, 1997). Тем не менее, многие пользуются кларком Боуэна (40 mtY/кг), хотя он кажется завышенным.
Кларк ниобия в почвах явно занижен - 10 мг/кг (Bowen, 1979), хотя среднее значение содержания Nb в стандартных образцах различных типов почв составляет 17 мг/кг, не опускаясь даже в супесчаных почвах ниже 12 мг/кг.
Редкие тяжелые d-металлы Zr, Nb, Hf, Та входят в состав устойчивых минералов и поэтому в ходе почвообразования они накапливаются по сравнению с земной корой. Их содержание можно использовать в качестве эле-ментов-свидетелей при изучении различных почвообразовательных процессов, но пока используется только Zr (Роде, 1971).
Долгие годы лантаниды (Ln) рассматривали как биологически инертные элементы, хотя известна их высокая химическая реакционная способность (Гринвуд, Эрншо, 2008). Позже было установлено, что лантаниды активно взаимодействуют с белками, связывающими кальций (Furie et al.,

2.2. НЕЗАГРЯЗНЕННЫЕ ПОЧВЫ ПОДЗОЛИСТОГО РЯДА
Оподзоливание - один из ведущих элементарных почвообразовательных процессов в лесной зоне. Считается, что оно развивается за счет образования комплексов металлов с органическими лигандами. В настоящее время выделяют следующие основные свойства подзолистого горизонта: 1) вследствие выноса Fe и Мп и остаточного накопления кремнезема цвет горизонта из красно- или желтобурого становится светло-серым, белесым; 2) у горизонта кислая реакция и сильная ненасыщенность основаниями; 3) горизонт обеднен элементами питания, полуторными оксидами и илистыми частицами (Почвоведение, 1989). При этом Fe и А1 в составе органических комплексов перемещается из элювиального горизонта в иллювиальный. Так же перемещаются К, Na, Са, Mg. Оценивают развитие подзолообразовательного процесса по степени профильной дифференциации железа и алюминия. Акцент на Fe, А1, К, Na, Са, Mg обусловлен во многом исторически, так как изучение химического состава почв началось с валового содержания макроэлементов.
Массовое содержание тяжелых металлов начали определять позже, используя сначала полуколичественный метод спектрального анализа. Его точность была низкой. Так, чувствительность определения Y составляла 100 мг/кг (при кларке 40 мг/кг), La - 100 мг/кг (при кларке 33 мг/кг), Се - 1000 мг/кг (при кларке 48 мг/кг) (Добровольский, 1966). Ясно, что с помощью полуколичественного анализа нельзя было выявить особенности профильного распределения редких тяжелых металлов.
Надежные данные по содержанию тяжелых металлов в подзолистых почвах появились в позже, когда получил развитие дешевый и экспрессный метод рентгенофлуоресцентного анализа. Но и здесь был некий дисбаланс: в подзолистых почвах были изучены не все тяжелые металлы, а важная группа редкоземельных металлов (иттрия и лантанидов) была вообще не охвачена этим методом (Перельман, 1975). Ситуация несколько улучшилась после того, как два лантанида (La и Се) стали изучать методом рентгенорадиометрического анализа (Savichev, Vodyanitskii, 2009).
Анализ перераспределения при оподзоливании тех или иных тяжелых металлов, включая редкоземельные, поможет лучше понять этот сложный почвооб-