Закономерности сорбционного удерживания летучих органических загрязняющих веществ почвами

• Автор: Мищенко, Артем Александрович
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 162 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ Стр.

Введение
Глава 1. Общая характеристика органических поллютантов и основные закономерности их сорбции почвами

1.1 Почва как объект экологической химии

1.1.1 Почвенные минералы

1.1.2 Органическое вещество почвы

1.1.3 Органоминеральные взаимодействия в почвах

1.2 Общая характеристика органических соединений, загрязняющих

почву и сопредельные среды

1.3 Сорбция как ключевой процесс, определяющий транспорт и распределение органических поллютантов в почвах

1.4 Экспериментальные методы измерения сорбции

1.5 Основные закономерности сорбции органических поллютантов
почвами и подходы к ее изучению
1.5.1 Изотермы сорбции и способы их аппроксимации
1.5.2 Роль органического вещества почвы
1.5.3 Роль почвенных минералов
1.5.4 Влияние влажности почвенной среды
1.5.5 Влияние химической природы поллютантов
1.5.6 Механизмы сорбции
Глава 2. Объекты и методы исследований
2.1 Объекты исследований
2.1.1 Органические поллютанты
2.1.2 Минеральные и органические сорбенты
2.2 Методы исследований
2.2.1 Отбор и подготовка образцов сорбентов
2.2.2 Изучение кинетики биодеградации и сорбции
2.2.3 Определение изотерм равновесной сорбции
2.2.4 Определение фрактальной размерности поверхности почв
2.2.5 Обработка результатов экспериментов
Глава 3. Результаты и обсуждение
3.1 Кинетика биодегралации и сорбции поллютантов в почвах и влияние влажности на соотношение этих процессов
3.2 Сорбция органических поллютантов на почвах и почвенных компонентах
3.2.1 Аппроксимация экспериментальных изотерм сорбции
3.2.2 Сорбция органических поллютантов на почвах разного типа
3.2.3 Зависимость величин сорбции моноароматических углеводородов от состава почвы
3.2.4 Сорбция органических поллютантов на минеральных и органических сорбентах
3.3 Роль органического вещества почвы в сорбции органических поллютантов
3.3.1 Сорбция углеводородов на слоях темносерой лесной почвы
3.3.2 Сорбция ннонана на глиногуминовых комплексах
3.3.3 Определение фрактальных размерностей поверхностей почв из данных по сорбции органических поллютантов
3.3.4 Множественные линейные регрессии между величинами сорбции углеводородов на абсолютносухих почвах и их составом
3.4 Эффект температуры и почвенной влаги в сорбции органических поллютантов
3.4.1 Влияние температуры на сорбцию органических поллютантов на почвах разного типа
3.4.2 Влияние влажности на сорбцию органических поллютантов на почвах разного типа
3.4.3 Множественные линейные регрессии между величинами сорбции пксилола и составом и влажностью почвы
3.5 Влияние химической природы органических поллютантов на их сорбцию почвами
3.5.1 Влияние электронных и пространственных характеристик органических поллютантов на сорбцию
3.5.2 Сорбция органических поллютантов разной природы гуминовыми кислотами почвы

Выводы
Список использованной литературы


Размер и форма частиц глинистых минералов разных ти нов варьирует в широких пределах . Между чешуйками образуются клиновидные поры, а также щели с почти параллельными стенками, которые важны для процессов сорбции и капиллярной конденсации, рис. Рис. Схематичное изображение пор в агрегатах пластинчатых глинистых частиц. Глинистые минералы почв выполняют три ключевые функции в образовании и стабилизации специфического ПОВ 1 Мономеры гумусовых веществ адсорбируются поверхностью глинистого минерала и удерживаются на ней длительное время, 2 глинистые минералы катализируют абиотическую по
лимеризацию адсорбированных гумусовых мономеров, 3 в итоге адсорбированные глинистыми минералами гумусовые вещества становятся недоступными для почвенных микроорганизмов. ПОВ представляет собой совокупность живой биомассы, органических остатков растений, животных, микроорганизмов, продуктов их метаболизма и специфических для почвы веществ гумуса. Считается, что на долю гумусовых веществ приходится основная часть органического углерода почвы, тогда как доля органической биомассы весьма незначительна 1. Молекулярная масса органического вещества, экстрагированного из почв и отложений, меняется от сотен до миллионов дальтон, а молекулярные массы неэкстрагируемых фракций могут быть еще больше . Свойства ряда представителей классов природного органического вещества суммированы в таблице 1. Биополимеры являются предшественниками гуминовых веществ, керогенов органическое вещество сланцев и углей 3. К компонентам биополимеров их строительным блокам относятся типичные биохимические структуры с молекулярной массой меньше 0, такие как моно и олигосахариды, конифериловые спирты компоненты лигнина, аминокислоты и жирные кислоты. Они метаболически полимеризуются с образованием длинноцепных биополимеров с молекулярной массой от 3 5 полисахариды, лигнин и липиды до 6 для сложных белков или нуклеиновых кислот, таких как ДНК. Полисахариды включают целлюлозу, хитин, крахмал и гликоген. Целлюлоза наиболее распространенный природный полисахарид обычно имеет молекулярную массу 4. Таким образом, хотя среди биополимеров встречаются нерегулярные макромолекулы, они всетаки имеют химически охарактеризованную структуру в отличие от гумусовых веществ . Гумин, ГК и фульвокислоты представляют основную фракцию ПОВ большинства почв. Тем не менее, изза высокой степени неоднородности по составу, полидисперсности и нерегулярности структуры гуминовые вещества находятся среди наименее исследованных компонентов ПОВ , 1, 4. Почвенные фульвокис лоты с о 1 о 0 4. Почвенные гуминовые кислоты 0 4. Кероген чО О 1 о . Уголь . Общая схема образования гумусовых веществ представлена на рис. Гумусовые вещества представляют субстанцию, окрашенную в цвета от желтого до темнокоричневого, практически черного со сложной структурой, они являются органическими полиэлектролитами 6. На основе способов экстракции из почвы выделяют три фракции гумусовых веществ фульвокислоты, ГК и гумин. Фульвокислоты растворимы в разбавленных растворах и кислот, и оснований. Их гидрофильный характер относят на счет значительного присутствия кислородсодержащих карбоксильных и спиртовых групп. Они менее ароматичны, чем ГК, и обладают низким, относительно ограниченным молекулярновесовым распределением. ГК нерастворимы в разбавленных кислотах и обычно осаждаются при . ГК обогащены карбоксильными и фенольными группами, имеют молекулярную массу до нескольких сотен тысяч и атомное отношение ОС 1 или выше 6. Методами СЯМР выявлено, что в его структуре доминируют не деградированные или незначительно деградированные биополимеры такие, как лигнин и полисахариды . Его низкая растворимость связана с большими молекулярными массами гумина и его комплексообразованием с минеральными веществами. I со, . Рис. Схема процесса гумусообразования 4. Исследователи обращают внимание на следующие макромолекулярные характеристики гуминовых веществ молекулярные массы, наличие поперечных сшивок между молекулами, способность набухать в различных растворителях и микрокристалличность .