Трансформация соединений тяжелых металлов в почвах при увлажнении

• Автор: Плеханова, Ирина Овакимовна
• Шифр специальности: 03.00.27
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 295 с. : ил.

1. Введение.

2. Обзор литературы.

2.1. Роль условий увлажнения в трансформации органической и минеральной части почв и

развитии окислительновосстановительных процессов

2.2. Роль соединений железа и марганца в почвах

2.3 Физикохимические и микробиологические процессы в переувлажненных

2.4. Состояние и трансформация соединений элементов семейства железа в почвах

2.5. Влияние осадков сточных вод на состояние и элементный состав почв

2.6. Загрязнение почв металлами вблизи предприятий цветной металлургии

2.7. Механизмы взаимодействия металлов с различными компонентами почв.

2.8. Экстракционные методы изучения состояния ГМ в почвах.

3. Объекты и методы исследования.
3.1. Сравнительная оценка методов экстрагирования металлов из почв
3.2. Трансформация соединений кобальта в почвах при различных условиях
увлажнения.
3.3. Трансформация соединений никеля в дерновоподзолистой почве при различных
условиях увлажнения
3.4. Изучение роли микроорганизмов в трансформации металлов на примере дерново
подзолистой и серой лесной почв
3.5. Условия почвообразования и фракционный состав тяжелых металлов в тундровых
почвах вблизи ГМК Норильский никель
3.6. Влияние осадков сточных вод на содержание и фракционный состав и
трансформацию тяжелых металлов в супесчаных дерновоподзолистых почвах
3.7. Влияние условий увлажнения на фракционный состав ТМ в дерновоподзолистых
супесчаных почвах, удобренных ОСВ.
4. Результаты и обсуждение.
4.1. Сравнение методов фракционирования ТМ в почвах
4.2. Окислительновосстановительные процессы в дерновоподзолистой и серой лесной
почвах с различным уровнем увлажнения
4.3. Кислотиоосиовиые свойства дерновоподзолистой и серой лесной почв с различным
уровнем увлажнения.
4.4. Содержание растворимых в воде соединений в Бе, Мп и Со в дерновоподзолистых и
серых лесных почвах
4.5. Динамика содержания обменных соединений Ре, Мп, Со в почвах опыта.
4.6. Содержание соединений Ре, Мп и Со, связанных с органическим веществом
4.7. Соединения Со, связанные с аморфными и окристаллизованнымя соединениями
железа и марганца.
4.8. Динамика содержания Со, Ре и Мп в остаточной фракции при инкубировании
дерновоподзолистой и серой лесной почв.
5. Трансформация соединений никеля в дерновоподзолистой почве при различных
условиях увлажнения.
6. Возможности микробиологической трансформации соединений ТМ в почвах.
7. Содержание и распределение Ре, Мп, Си, 1, и Со в тундровых почвах вблизи ГМК
Норильский никель.
7.1. Фракционный состав Си, 1, и Со в тундровых почвах
7.2. Содержание Си, и Со в растениях г. Норильска и его окрестностей.
8. Влияние осадков сточных вод на содержание и фракционный состав тяжелых металлов
в дерновоподзолистых супесчаных почвах.
8.1. Влияние осадков сточных вод на подвижность ТМ в почвах
8.2. Вариационностатистические показатели содержания ТМ в почвах с ОСВ
8.3. Влияние осадков сточных вод на фракционный сое гав тяжелых металлов в
дерновоподзолистых супесчаных почвах.
8.4. Влияние условий увлажнения на фракционный состав тяжелых металлов в
дерновоподзолистых супесчаных почвах с ОСВ.
8.5. Изменение содержания ТМ дерновоподзолистых супесчаных почвах через лет
после внесения ОСВ
8. 6. Растворимые в воде соединения тяжелых металлов в почвах с ОСВ и их миграция в
поверхностные и грунтовые воды
9. Вопросы рекультивации почв, загрязненных тяжелыми металлами.
9.1. Влияние мелиорантов на состояние тяжелых металлов в системе почварастение
. Заключение.
. Выводы.
. Список литературы.
1. ВВЕДЕНИЕ.
Актуальность


Реальный вклад в формирование общей концентрации марганца в растворе вносят также частицы , и при выше 9 МлОН Воробьева, . И.С. Кауричев и Д. С. Орлов , основываясь на диаграмме устойчивости вероятных для затопляемых почв соединений марганца, утверждают, что в кислой среде Мп2 устойчив практически во всем характерном для почв диапазоне значений окислительновосстановительного потенциала, в нейтральных средах область его существования ограничивается потенциалами, близкими к 0 мВ. Кроме того, авторы отмечают, что часто не наблюдается соответствия между результатами экспериментов и теоретическими расчетами, и объясняют это несоответствие многообразием форм образующихся соединений марганца, в том числе с органическими веществами. В то же время многие исследователи считают, что концентрация марганца в почвенных растворах регулируется процессами растворения осаждения его труднорастворимых соединений. Л. Джонс и С. Джарвис , vi, отмечают, что концентрация Мп в растворах, близких к нейтральным, регулируется оксидами марганца и очень чувствительна к локальным и временным изменениям , влажности почв и микробиологической активности. При медленном уменьшении происходит восстановление Мп, переход марганца в раствор, осаждение МпООН, его последующее восстановление, адсорбция марганца II почвенными компонентами и осаждение его соединений Воробьева, . Однако даже в тех условиях, когда осуществление химической реакции термодинамически вероятно, она не всегда проходит, так как может быть невыгодна кинетически. Это особенно характерно для окислительновосстановительных реакций они протекают крайне медленно и полу реакции восстановления и окисления не всегда подходят друг другу Спозито, . Повидимому, при резком уменьшении ОВП может не создаваться условий для образования МпООН. В биосфере совершается постоянный круговорот марганца и элементов семейства железа. Восстановленные формы элементов, попадая в окислительную обстановку, подвергаются химическому и биологическому окислению с образованием малорастворимых окисных соединений. Затем, под влиянием, главным образом, микроорганизмов, оксиды снова переходят в восстановленную форму, что обеспечивает их подвижность Дубинина, Балашова, . Реакции металлов с биологическими системами определяются, в первую очередь, их способностью формировать простые и комплексные соли с химическими соединениями, входящими в состав живых организмов и продуктов их жизнедеятельности. Белки, аминокислоты, фенолы образуют с металлами мсталлорганическис комплексы и хелаты Илялстдинов, . Ре, Мп, Меог, Маеу, . Поэтому железо и марганец чаще всего оказываются во фракции фульвокислот, имеющих в своем составе внутримолекулярные соединения, комплексы которых более подвижны и растворимы в воде. Как известно, в анаэробных условиях разложение органического вещества сопровождается накоплением низкомолекулярных органических соединений органических кислот, спиртов, сахаров, эфиров, образующих с металлами в основном растворимые соединения Илялетдинов, . По мнению Илялетдинова с соавторами , главным фактором биологической иммобилизации является не поглощение живыми организмами, а реакции с продуктами микробиологического разложения органических соединений. Связь металлов с продуктами гумификации, белковыми веществами, имеет физикохимическую основу. Органическое вещество илов и почв иммобилизует металлы благодаря их реакции с функциональными группами гуминовых кислот. Органические кислоты, такие как салициловая, фталевая, образующиеся при разложении растительных остатков, способствуют вымыванию железа, марганца, алюминия из почвенных частиц. Фульвокислоты способны транспортировать большое количество металлов за счет сорбции гидроксидов на коллоидах фульвокислот. Восстановление Ре и Мп из окисных соединений одна из сторон геохимического цикла этих элементов. При близких к нейтральным в присутствии кислорода восстановленное железо устойчиво в комплексных соединениях. В восстановлении железа принимают участие факультативно и облигатно анаэробные микроорганизмы.