Формы соединений тяжёлых металлов в чернозёме выщелоченном в условиях длительного применения удобрений и мелиоранта

• Автор: Цыплаков, Сергей Евгеньевич
• Шифр специальности: 03.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 141 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Общая характеристика чернозема выщелоченного

1.2. Тяжелые металлы в почвах Центрально-Черноземного региона

1.3. Методы извлечения тяжелых металлов из почвы

1.4. Влияние физико-химических свойств почв на распределение тяжелых металлов в профиле

2. ЭКОЛОГИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ

3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Методы определения тяжелых металлов в почве

3.2. Методы экстракции органо-минеральных микрокомпонентов почв

3.2.1. Последовательное химическое фракционирование
тяжелых металлов по модифицированной схеме Тессиера
3.2.2. Извлечение гумусовых веществ смесью НагРгОуЧОНгО+НаОН по Кононовой М.М. и Бельчиковой Н.П
3.2.3. Метод обессоливания пирофосфатных вытяжек гумусовых кислот ионообменными смолами
3.3. Анализ базовых почвенных показателей
3.4. Определение оптимальных величин pH сорбции катионов тяжелых металлов гумусовыми кислотами и степени их десорбции
3.5. Метод определение концентрационных констант устойчивости соединений ионов тяжелых металлов с гумусовыми кислотами
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1. Особенности содержания и профильного распределения различных форм тяжелых металлов в черноземе выщелоченном полевого опыта
4.2. Содержание и профильное распределение подвижных форм
тяжелых металлов в почвах
4.3. Влияние химических и физико-химических свойств почв на
содержание тяжелых металлов

4.4. Спектрофотометрические исследования ионообменных смол после обессоливания
4.5. Определение концентрационных констант устойчивости соединений ионов тяжелых металлов с гумусовыми кислотами
5. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КАТИОНОВ
ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ С ГУМУСОВЫМИ КИСЛОТАМИ
6. ВЛИЯНИЕ СИСТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЯ И МЕЛИОРАНТА НА
КАЧЕСТВО ЗЕРНА ЯЧМЕНЯ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Одной из актуальных задач экологического мониторинга в современных условиях является выявление условий накопления и поведения тяжелых металлов (ТМ) в почвах. Источниками поступления тяжелых металлов в окружающую среду являются как естественные процессы (образование обогащенного морского и вулканического аэрозоля, выветривание почв и горных пород), так и антропогенные факторы (выбросы металлургических комбинатов, тепло- и электростанций). Существенный вклад в накопление ТМ в почвах вносит использование больших доз минеральных удобрений, главным образом фосфорных.
Актуальность. Из тяжелых металлов (ТМ) загрязнителями почв чаще всего являются кадмий, ртуть, свинец, медь, цинк, хром и никель. Перемещаясь по трофической цепи, они с растительной пищей поступают в организм человека и животных, накапливаясь, главным образом, в почках и печени. К аккумулирующему эффекту может привести постоянное потребление растительной продукции, получаемой даже со слабозагрязненных почв. В животных организмах тяжелые металлы взаимодействуют с ферментами, блокируя их каталитическое действие. Поэтому выявление особенностей распределения соединений тяжелых металлов в почвах и особенностей их поведения является актуальной проблемой.
В работах Протасовой (2003), Мухиной (2006) показано, что при длительном применении минеральных удобрений не происходит существенного накопления в черноземах соединений тяжелых металлов.
Поглощение тяжелых металлов растениями зависит от форм их связанности с различными компонентами почв (Водяницкий, 2006). Известные литературные данные по этому вопросу в почвах ЦЧР недостаточны, и поэтому выявление особенностей накопления тяжелых металлов, интенсивности и механизмов взаимодействия их с органическими и минеральными почвенными компонентами позволяет получить новую информацию и расширить представления о роли тяжелых металлов в почвах.
Обычно анализ содержания тяжелых металлов проводят в пахотном слое и по полученным данным судят об их поведении в системе «почва-растение». Од-
атомы кислорода и потенциально способные входить в координационную сферу иона й-элемента (СООН, СО, ОН - группы органических веществ почвы, ОН-группы гидроксидов алюминия и железа, алюмогидроксильного октаэдрического слоя глинистых минералов); 2) фрагменты базальных поверхностей минералов, которые несут заряд, вызванный изоморфными замещениями в кристаллических решетках (Федоров, 2007).
Поведение металлов в почвах определяется их свойствами: зарядом, ионным радиусом, атомной массой, величиной гидратной оболочки. Процессы, контролирующие фиксацию ТМ на компонентах почвы, связаны со следующими явлениями: адсорбцией; соосаждением, окклюзией; образованием органических хе-латов и комплексообразованием; микробиологической фиксацией (Федоров, 2007).
Как показали многочисленные исследования, основное количество ТМ закрепляется в верхнем гумусово-аккумулятивном горизонте. Однако существуют и особенности перемещения ТМ по профилю почв в зависимости от гранулометрического, минерального составов, от запасов и типа гумуса, реакции среды, активности почвенной биоты, водного режима, рельефа местности (Федоров, 2007).
Аэрозоли, поступающие на поверхность почв в виде твердых частиц и эмульсий, имеют сложный элементный и вещественный состав, зависящий от типа производства. Аэрозольные выпадения вблизи предприятий цветной металлургии представлены преимущественно малорастворимыми соединениями, а по мере удаления от источника эмиссии состав поллютантов меняется в сторону увеличения доли растворимых веществ (Федоров, 2007). С дождями поступает преимущественно водорастворимая форма металлов, в твердых аэрозолях они находятся в различных химических соединениях. Фазовый анализ жидких и твердых осадков показал, что металлы находятся в форме сульфидов, сульфатов, фосфатов, карбонатов и оксидов (Федоров, 2007).
На характер распределения ТМ по профилю почвы влияет значительное число факторов различного рода. Одними из важнейших являются физикохимические свойства загрязняемого объекта - почвы, это актуальная, обменная и