Магнитное и валентное состояние железа в твердой фазе почв

• Автор: Иванов, Александр Васильевич
• Шифр специальности: 03.00.27
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 272 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Методы исследования и эволюция представлений о формах соединении железа в почвах

1.1. Основные этапы и направления развития методов исследования почвенного железа

1.1.1. От субъективного описательного начала к объективным показателям .

1.1.2. От общего анализа к дифференцированному исследованию

1.1.3. Диагностика состояния железа в почвах с помощью физических методов исследования
1.2. Ядерная гаммарезонансная спектроскопия в минералогических и почвенных исследованиях

1.2.1. Диагностика и характеристика окислов и гидроокислов железа почв.

1.2.2. Железистые новообразования.

1.2.3. Модельные системы глинистые минералы гидроокиси железа .

1.2.4. Железо в структуре гумусовых веществ.
1.2.5. Явления на поверхности минеральной фазы почв.
1.2.6. Исследования выветривания слюд в почвах
1.3. Магнитные исследования почв.
1.3.1. Основные закономерности распределения магнитной восприимчивости в профиле почв.
1.3.2. Связь магнитной восприимчивости с химическими свойствами почв.
1.3.3. Магнитные свойства фракций гранулометрических элементов почв.
1.3.4. Устойчивость магнитной восприимчивости во времени.
1.3.5 Устойчивость магнитной восприимчивости к прокаливанию
1.3.6. Использование магнитной восприимчивости для оценки загрязнения почв.
1.4. Оценка экстрагирующей способности селективных вытяжек
1.5. Возможности магнитных и мессбауэровских исследований почв .
Глава 2. Основы физических методов исследования состояния железа в
почвах .
2.1. Магнитные измерения.
2.1.1. Магнитное поле, магнитные свойства и характеристики атомов
и вещества
2.1.2. Классификация и характеристики магнитных свойств твердых
2.1.3. Температурные характеристики магнитных свойств
2.1.4. Особенности методов измерения магнитных свойств.
2.1.5. Установка для магнитных измерений методом Фарадея
2.1.6. Требования к подготовке образцов для исследования.
2.2. Физические основы эффекта Мсссбауэра параметры мсссбауэровских исследований
2.2.1. Особенности излучения и поглощения укваитов ядрами сво
бодных и связанных атомов
2.2.2. Мессбауэровский спектрометр.
2.2.3. Параметры мессбауэровских спектров
2.2.4. Требования к подготовке образцов для исследования.
2.3. Мессбауэровская и магнитная характеристика железосодержащих соединений.
2.3.1. Оксиды и гидроксиды железа
2.3.2. Силикатные минералы и органическое вещество.
2.3.3. Оценка валентного состояния и катионного распределения железа в структуре минеральных соединений
Глава 3. Мсссбауэровские исследования состояния железа в почвах
3.1. Типичные спектры ЯГР почв и связь их параметров с формами соединений железа
3.2. Валентное и магнитное состояние железа в почвах.
3.2.1. Дерновоподзолистые почвы.
3.2.2. Обыкновенный чернозем.
3.2.3. Темнокаштановая почва
3.2.4. Солодь луговая оглеенная
3.2.5. Бурая лесная типичная почва
3.2.6. Почвы полусухих субтропиков
3.2.7. Почвы на древних корах выветривания сухостепной зоны
3.2.8. Почвы тропического пояса.
3.3. Валентное состояние и координация атомов железа во фракциях гранулометрических элементов почв.
3.3.1. Мессбауэровские спектры фракций гранулометрических элементов почв и их особенности
3.3.2. Характеристика лигандного окружения атомов железа в почвенных алюмосиликатах.
3.3.3. Модель для расчета распределения атомов железа по неэквивалентным позициям в илистых фракциях почв
3.3.4. Сравнительный анализ физического и химического выветривания в почвах
3.3.5. Валентное состояние в структуре слоистых минералов и его связь с коллоидными свойствами почв.
Глава 4. Генезис магнитных соединении железа в почвах
4.1. Проблема повышенного содержания магнетита в почвах
4.2. Геохимическая оценка вклада химических элементов земной коры
в магнетизм почв
4.3. Процессы выветривания и магнетизм почв
4.3.1. Магнетизм горных пород и рыхлых осадочных отложений
4.3.2. Типы выветривания и магнетизм почв
4.4. Магнетизм и морфология магнитных фракций из почв
4.5. Дисперсное космическое вещество на поверхности Землии его свойства
4.6. Поступление магнитных сферических частиц из атмосферы в почву
4.7. Техногенные магнитные осадки в почвах.
4.8. Влияние твердой дисперсной фазы почв на дисперсность частиц оксидов железа, образующихся из растворов.
4.8.1. Кристаллизация минералов железа в отсутствии дисперсной
4.8.2. Кристаллизация минералов железа в присутствии каолинита .
4.8.3. Кристаллизация соединений железа в присутствии гуминовой кислоты.
4.8.4. Свойства магнетита, образующегося в присутствии дисперсной фазы
4.8.5. Механизм формирования и дисперсность новообразованных минералов железа
4.9. Биогенный синтез магнитных соединений железа в почвах.
4 Кинетика изменения магнитных свойств почв в условиях переменного окислительновосстановительного режима
4 Генезис магнитных соединений железа в почвах и магнитный профиль почв
Выводы.
Список использованной литературы


В и дали характеристику с точки зрения ЯГР вторичным соединениям железа в новообразованиях подзолистой почвы Шотландии. Исследовано образцов конкреций из горизонта А2 и один образец, сформированный ниже уровня грунтовых вод в горизонте В2. При К. ЯГР однозначно указывают на гетит, однако сравнение температурных зависимостей позволяет сделать вывод, что в образце из горизонта В2 частицы гстита более крупнодисперсные, чем в остальных образцах. Различие в величине дисперсности объясняется влиянием карбоксильных групп молекул гуминовой кислоты, которые взаимодействуют с поверхностью частиц гидроокиси и затрудняют рост частиц. Изучение взаимодействия коллоидных осадков железа с минеральными и органическими веществами позволяет охарактеризовать некоторые пути превращений соединений железа в почвах Бабанин, Воронин и др. В работе , , исследовались искусственно полученные комплексы железа, соосажденныс из на поверхность каолинита и бентонита. Спектры ЯГР представляют собой дублеты с близкими величинами квадрупольного расщепления и изомерного сдвига. Отмечена повышенная вероятность эффекта для соосажденного железа по сравнению с механической смесью окислов и глины. В работах Т. С. Гендлер, Л. С. Ершовой и других Гендлер, Ершова и др. Ершова, Ершова, Гендлер и др. Ершова, Гендлер и др. Важность этого направления определяется ролью органического вещества почвы в восстановлении и перераспределении железа в почвах. В работе В. Ф. Бабанина, А. Д. Воронина и других показано, что атомы железа в гуминовой кислоте могут занимать несколько неэквивалентных положений. Моделирование адсорбции ионов на гуминовой кислоте и некоторых нсспецифических органических веществах показывают, что одно из этих положений может соответствовать железу в высокодисперсном гетите. Присутствие в спектрах линий, принадлежащих только трехвалентному железу, свидетельствует об отсутствии восстанавливающих центров, существование которых отмечается в некоторых работах с искусственными полимерами. Подобное отсутствие восстанавливающих центров при одновременном увеличении подвижности комплексов гуминовой кислоты и гидроокиси железа не за счет восстановления железа отмечается в работе , . В. и другие , изучая IIi, приходят к выводу, что они образуют внутрисферные, хелатного типа комплексы, которые исключают возможность ионной связи или физической адсорбции между гидратированным II. При нагревании и длительном окислении на воздухе возможно появление III комплексов полиядерной структур. Авторы критически проанализировали данные ЯГР для этих образцов они получены стандартным выделением, а не насыщением путем ионного обмена и определили, что железо содержится в силикатном остатке гуминовой фракции в трехвалентном состоянии как гидратированные двухвалентные ионы в фульвокислотс в виде пирита в керогснс и неидентифицируемой неопределенной форме в битумной органике. В работах ii, iv . Выделено три неэквивалентных позиции 3 в гуминовой кислоте. Обработка гидразином приводит к восстановлению части железа, которое, повидимому, образует комплексы с ним. В работе , i, исследовано влияние на природу комплексов, образуемых железом и гуминовой кислотой. При больше 3 железо образует неидентнфицированный комплекс с гуминовой кислотой и находится в трехвалентном состоянии. При понижении некоторое количество железа восстанавливается в виде частично сольватированных ионов и частично в виде комплексов. Переокислсние приводит к появлению соединения типа II. На основании месебауэровских исследований высказано предположение, что III может образовывать сложную полиядерную структуру, которая является частью органической молекулярной системы. Эта группа работ затрагивает процессы механизма взаимодействия обменных форм железа с поверхностью почвенных минералов. Для экспериментального наблюдения используются растворы насыщенные изотопом . Исследования с помощью ЯГГС минералов в воздушносухом состоянии показали прочную связь ионов железа с поверхностью монтмориллонита, бентонита и каолинита Бабанин, Воронин и др. Воронин, Бабанин и др. Эйриш, Двореченская, а, 6 , .