Физико-химические и электрохимические аспекты фиторемедиации почв, загрязненных продуктами разложения отравляющих веществ

• Автор: Брудник, Виталий Валентинович
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Энгельс
• Количество страниц: 166 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список условных обозначений и сокращений

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Обзор литературы.

1.1. Растение как ассоциация клеточных ионообменных мембран

1.1.1. Теория ионной проницаемости клеточной мембраны.

1.1.2. Возможность применения фитогормоиов роста в фиторсмедиации для повышения сорбционноэлсктрохимичсской активности

биологических ионообменных мембран растительного происхождения

1.2. Характеристика кожнонарывных ОВ, хранящихся в п.г.т. Горный Саратовской области.

1.2.1. Разложение отравляющих веществ кожнонарывного действия

при их хранении и уничтожении.

1.2.2. Методы уничтожения и утилизации люизита
1.2.3. Методы уничтожения и утилизации иприта.
1.2.4. Методы уничтожения и утилизации смесей иприта и люизита
1.3. Метаболизм мышьяка в природе.
1.3.1. Мышьяк в почве
1.3.2. Мышьяк в растениях и в организмах высших животных
1.3.3. Окислительновосстановительные процессы в метаболизме
мышьяка в природе.
1.4. Электродные реакции с участием мышьяка и его неорганических соединений
1.4.1. Электрохимия элементного мышьяка.
1.4.2. Электрохимическое поведение АзШ
1.4.3. Продукты восстановления А8Ш
1.4.4. Электрохимические свойства А8У.
1.5. Электрохимические методы аналитического контроля мышьяка и
его соединений.
1.5.1. Электрохимические методы определения мышьяка
1.5.2. Инверсионная вольтамперометрия
1.5.3. Взаимное влияние в системах мышьякметалл на электроаналитический сигнал
1.5.4. Особенности электрохимического поведения мышьяка на графитовом электроде.
1.6. Извлечение мышьяка из сточных вод и промышленных отходов с
помощью электрохимических методов
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Г лава 2. Объекты и методы исследования
2.1. Объекты исследования .
2.1.1. Обоснование применения материальной базы промышленного объекта по уничтожению кожнонарывных ОВ в пгт Горный.
2.1.2. Растения и растворы, применяемые в экспериментах
2.1.3. Методика подготовки пробы для исследования .
2.2. Методы исследования.
2.2.1. Кинетический метод исследования сорбции мышьяка растениями
из почвы в лабораторных условиях.
2.2.2. Лабораторные эксперименты по кинетике сорбции РМ иприта из почвы
2.2.3. Методы электрохимических исследований.
2.2.4. Метод спектрофотометрии.
2.2.5. Хроматографический метод
2.3. Полевые эксперименты но изучению кинетики сорбции мышьяка из
ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
Глава 3. Кинетические закономерности процесса сорбции
Глава 4. Электрохимическое поведение мышьяка на электроде в модельных растворах 3 и в растворах вытяжек почвы и фитомассы после фитосорбции.
4.1. Электрохимическое поведение арсеиитионов на электроде в солянокислых растворах.
4.1.1. Влияние скорости развртки потенциала .
4.1.2. Влияние концентрации II на кинетику его электрохимического превращения в потенциодинамическом режиме
4.1.3. Роль диффузии и адсорбции при электрохимических
превращениях в системе II, .
4.2. Взаимное влияние мышьяка и меди при их совместном элсктровыделении из солянокислых растворов.
4.2.1. Роль диффузии и адсорбции при совместном электроосаждении мышьяка и меди из солянокислых растворов.
4.2.2. Роль меди в электрохимической реакции разряда ионизации мышьяка
4.2.3. Кинетические закономерности процесса анодного растворения мышьяка на плночном электроде.
4.3. Определение I методом циклической вольтамперометрии с
накоплением
Глава 5. Предложения по организации биотермоэлектрохимического процесса рекультивации почвы на основе разработанного способа
фиторемедиации.
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Установлено, что сорбционная активность растений зависит не только от природы экстрагируемых из почвы веществ, но и от природы самих растений, то есть от состава и строения мембраны растительной клетки, определяющих кинетику диффузии и величину скачка электрического потенциала на мембране. Показано, что, используя добавки фитогормонов роста, повышающих водный и электрохимический потенциал фитообъектов, можно значительно активизировать процессы транслокации токсичных веществ в растениях из почвы. Установлены кинетические закономерности фитосорбции токсичных веществ из почвы, показано, что скорость процесса сорбции растт вместе с ростом растения, но до определнного момента, когда завершается формирование структуры организма растения и стабилизируется состав и структура клеточной мембраны. Показана возможность извлечения мышьяка в металлическом виде и с высоким выходом из солянокислых растворов электрохимическим способом. Получены новые данные по кинетике и механизму электрохимического поведения солянокислых вытяжек экстрагентоврастений и модельных растворов арсенита натрия на платиновом электроде в широком интервале потенциалов 0,5 2,0 В скоростей разврток потенциала и концентраций растворов, а также данные по взаимному влиянию мышьяка III и меди II на кинетику их электрокристаллизации при совместном выделении на Р1 электроде. Разработаны методики хроматографического и электрохимического аналитического контроля содержания продуктов разложения люизита и иприта в почве. Разработан экологически безопасный, технически и экономически выгодный фитоэлектрохимический способ обеззараживания почвы, включающий извлечение продуктов разложения отравляющих веществ путм фиторемедиации и последующего электрохимического превращения их в металлический мышьяк. Результаты исследований вошли в программу обучения курсантов Саратовского военного института радиационной, химической и биологической защиты и студентов специальности Технология электрохимических производств Саратовского государственного технического университета. Достоверность полученных результатов достигается путм использования современных взаимодополняющих физикохимических газовая хроматография с атомно эмиссионным детектированием, спектрофотометрия и электрохимических хронопотенциометрия, хроноамперометрия, циклическая вольтамперометрия методов, а также апробацией результатов экспериментальных исследований в полевых условиях. Математические расчты, статистическая обработка экспериментальных данных осуществлялись с помощью стандартных компьютерных программ. ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1. Транспорт ионов через клеточную мембрану растений представляет интерес в двух направлениях первый это анализ механизма прохождения токсичных веществ через клеточную полупроницаемую мембрану и накопления их в растениях второй это возможность использования этого механизма для сорбции продуктов природного и техногенного разложения ОВ с целью ремедиации почвы. Клеточные мембраны в жизни растений играют важную роль. Они отделяют клеточное содержимое от внешней среды и регулируют обмен между клеткой и средой рис. Клеточные мембраны обладают избирательной проницаемостью. Они пропускают одни вещества и не пропускают другие 2. Избирательность клеток влияет на барьерность растения способность избирательно сорбировать токсичные вещества до максимально возможного предела. В настоящее время установлено, что избирательная проницаемость мембран обусловлена их строением. Мембраны состоят почти целиком из белков и липидов фосфолипидов, гликолипидов и стиролов рис 1. Рис 1. Рис 1. Модель клеточной ионопроводящей мембраны в виде бимолекулярного липидного листка 1, по обе стороны которого расположены слои белка 2. Существуют три основных механизма проникновения веществ в клетку или выхода их из клетки наружу диффузия, осмос и активный транспорт. Два первых процесса носят пассивный характер, т. Активный транспорт это сопряженный с потреблением энергии перенос молекул или ионов через мембрану против градиента концентрации. До конца процесс активного транспорта не изучен, но точно известно, что ионы попадают в клетку вопреки своему естественному стремлению диффундировать в противоположном направлении. Движение это обычно однонаправленное, тогда как диффузия обратима.