WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 13 | 14 || 16 | 17 |   ...   | 39 |

«СОЕДИНЕНИЯ ЖЕЛЕЗА И ИХ РОЛЬ В ОХРАНЕ ПОЧВ Москва 2010 0 РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ПОЧВЕННЫЙ ИНСТИТУТ имени В.В. ДОКУЧАЕВА Ю. Н. ВОДЯНИЦКИЙ СОЕДИНЕНИЯ ...»

-- [ Страница 15 ] --

Многие особенности морфологии переувлажненного горизонта можно объяснить различным соотношением между редуктогенезом и оксидогенезом железа. Поэтому уделим внимание редуктогенезу и последующему оксидогенезу Fe в переувлажненных почвах.

В Российской классификации (Классификации и диагностика…, 2004) редуктоморфные почвы выделены на высоком уровне отделов, включая отделы «Глеевых» и «Гидрометаморфических почв». Это кажется вполне оправданным в связи с особыми свойствами гидроморфных горизонтов.

На современном этапе развития почвоведения большое внимание уделяется особенностям почвообразующих пород, на которых происходит формирование и развитие почв. В новой классификации почв России (Классификация и диагностика…, 2004) ветви петрографоминералогического потенциала учитывают состав преобладающих минералов. Различаются карбонатные, гипсоносные, силикатные: сиаллитные смектитовые, сиаллитные смешанослойные, стекловидные и другие ветви. Между тем качественный состав (гидр)оксидов железа может также существенно влиять на способность субстрата к трансформации в процессе выветривания и почвообразования. Например, наличие гематита иногда приводит к ослаблению элювиальных процессов в лесной зоне европейской части России (Водяницкий, 2003; Лесовая, 2006). Следует учитывать «оксидно-железистую матрицу», влияющую на почвообразовательные процессы, в которых активно участвует железо: рубефикацию, брюнификацию, альфегумусовую миграцию и, особенно, оглеение (Водяницкий, Шишов, 2004).

Изучению процесса оглеения посвящена обширная литература (Зайдельман, 1991; 1992;

1998; 2004; Водяницкий, 2008а). В целом, оглеение понимают как биохимический процесс редукции Fe и других элементов под воздействием органического вещества и биоты.

Механизмы, формирующие оглеение, разделим на две группы:

1. Восстановление железа без удаления или с частичным удалением из профиля, часто с образованием неустойчивых соединений двухвалентного железа (грин раст), имеющих зеленоватый оттенок. Такие горизонты визуально воспринимаются зеленоватыми, сизыми, голубоватыми, сероватыми.

Данный механизм, описанный А.А. Роде и И.П. Герасимовым, не предусматривает обязательного удаления редуцированного железа из горизонта, и в наибольшей степени реализуется при застойном режиме на переувлажненных грунтовыми водами почвах.

2. Элювиально- и сегрегационно-глеевые процессы. Восстановление железа in situ, увеличение его подвижности, удаление из морфона/горизонта/профиля при промывном режиме влажности. Серая, сизая окраска обусловлена цветом минералов, лишенных пленок (гидр)оксидов железа. Этот механизм вписывается в расширенное «элювиальное» понимание термина «глей» Г.Н. Высоцким и Ф.Р. Зайдельманом.

В Международной базе почвенных данных (World reference.., 1998) в качестве основного процесса, определяющего сизый тон оглеенного горизонта, рассматривается редукция гидроксидов железа: Fе(ОН)3 Fе2+, что определяет значение парциального давления водорода в почвенном растворе rH 19. Это соответствует первому механизму оглеения и не отменяет второго.

По нашему мнению, в формировании «глея», глеевой окраски почв могут участвовать все перечисленные механизмы. Однако для реализации любого из них необходимо, чтобы в почве присутствовал объект трансформации – (гидр)оксиды железа. Для почв Европы, при исследовании которых и сформировалось предложенное Г.Н. Высоцким понятие «глей», это условие казалось само собой разумеющимся и до сих пор специально нигде не оговаривалось.

Но во многих областях мира «оксидно-железистая матрица» существенно иная, например, в почвах и почвообразующих породах северо-востока Евразии. Здесь содержание оксидов железа в субстрате мало, что влияет на специфику процесса оглеения. Поэтому в местных криогидроморфных почвах идентифицировать почвообразовательный процесс оглеения по сизому холодному тону горизонта надо с большой осторожностью. В этих почвах высока вероятность сохранения сизого цвета от материнской породы. В таких условиях возможна редукция Fe(III) в решетке филлосиликатов при несущественном изменении цвета субстрата.

Таким образом, природа конкретного сизого горизонта может быть различной. Горизонты можно определить как: 1) глей (актуальный или унаследованный), образовавшийся в результате редукции (гидр)оксидов железа; 2) глей, где «холодный» тон слабо усилился в результате редукции Fe(III) в решетке филлосиликатов; 3) восстановленную материнскую породу, унаследовавшую «холодный» тон.

Чтобы достаточно серьезно решать вопросы диагностики переувлажненных почв надо обсудить ряд теоретических вопросов. Поскольку многие диагностические критерии переувлажненных почв основаны на превращениях железа, то неизбежно рассмотрение основных вопросов химии и минералогии Fe. Среди них важнейшее место занимает редукция Fe(III), а также оксидогенез железа в переувлажненных почвах.

Рассмотрим два различных проявления переувлажнения: оглеение как редукцию (гидр)оксидов железа в почвах с развитым исходным оксидогенезом и как редукцию Fe(III)силикатов, сопровождающуюся их обезжелезнением и распадам, что характерно для почв с неразвитым исходным оксидогенезом. Для этого необходимо различать почвы с развитым оксидогенезом Fe и с неразвитым: редукция Fe(III) в них идет за счет разных источников. В почвах с развитым оксидогенезом редуцируются именно (гидр)оксиды Fe, что сильно меняет морфологию почв. Как раз на таких почвах начал изучение глеегенеза Г.Н. Высоцкий. Но переувлажнение приводит также к редукции Fe(III) в тяжелых почвах с неразвитым оксидогенезом, где возможна редукция Fe(III) в решетке филлосиликатов. Такая редукция Fe(III) мало сказывается на морфологии почвы, и ее приходится изучать другими методами анализа.



ЖЕЛЕЗА ПРИ ОГЛЕЕНИИ ПОЧВ

С РАЗВИТЫМ ОКСИДОГЕНЕЗОМ

Глеегенез вызывает изменение различных свойств почв, часто в неблагоприятную сторону.

Савич с соавт. (1999) перечисляют 16 факторов, неблагоприятных для плодородия оглеенных почв. Объединив некоторые из них, а другие исключив, получаем девять основных факторов.

1. Ухудшается газовый режим почв: снижается содержание кислорода. Повышается содержание углекислого газа, сероводорода.

2. Снижается значение показателя парциального давления водорода rH.

3. Появляются токсические неорганические и органические соединения; накапливаются до токсического уровня соединения Fe, Mn и Al.

4. Появляется избыточная щелочность.

5. Увеличиваются дисперсность почв, липкость, твердость; ухудшается структура.

6. Теряется гумус, оставшийся становится более фульватным.

7. Ухудшается водопроницаемость почвы.

8. Увеличивается количество восстановленных веществ и буферность по отношению к окислению.

9. Возрастает емкость катионного обмена.

Таким образом, радикально меняются различные свойства почв. Некоторые из этих изменений служат критерием оглеения почв, например, снижение показателя парциального давления водорода rH, что зафиксировано в Международной базе почвенных данных (World reference…, 1998). На практике пока разработано и апробировано слишком мало критериев, это – большое упущение, поскольку гидроморфизм имеет разную природу и требует различных показателей для выявления всех его форм.

Диагностика и классификация переувлажненных минеральных почв традиционно связана с химией и минералогией железа, поскольку именно соединения этого элемента определяют цветовые особенности оглееных горизонтов (Водяницкий, 2008а). Так, редукция (гидр)оксидов Fe(III) приводит к их растворению, что изменяет теплые тона автоморфных горизонтов на сизые холодные тона оглеенных.

Но не все изменения состояния Fe, приводят к серьезным морфологическим последствиям.

Недавно минералоги установили важную особенность: микробиологическая редукция захватывает также и Fe(III) в структуре слоистых силикатов, хотя это и мало отражается на цвете горизонта.

Хорошо известно, что во многих лесных почвах редукция Fe(III) происходит только в отдельные периоды, чаще всего весной после таяния снега или осенью в период сильных дождей (Кауричев, Орлов, 1982). Летом редокс режим лесных и степных почв характеризуется высокими значениями показателя парциального давления водорода rH, отражая протекание окислительных процессов, в том числе синтеза гидроксидов Fe. Обратимость редокс реакций во многих почвах гумидного ландшафта отмечали Кауричев и Орлов (1982), а в поймах рек степной зоны – Корнблюм (1978). В окислительный период возможно окисление Fe(III) и значительное изменение морфологии огленного горизонта. Тип новообразованных гидроксидов Fe не случаен и может служить основой для дифференциации глеевых горизонтов.

Протекание тех или иных редокс реакций характеризуется величиной редокс потенциала ЕН. Каждой равновесной редокс реакции отвечает критическое значение EН крит. Для расчета величины EН крит пользуются уравнением Нернста (Кауричев, Орлов, 1982):

где EН, E0 – измеряемый и стандартный редокс потенциалы данной системы, – температурный коэффициент, Ox и Red – активность окислителей и восстановителей в системе.

Основные химические элементы, участвующие в редокс реакциях в почвенных растворах – C, Fe, Mn, N, O и S. Теоретически найдена определенная последовательность в восстановлении этих элементов.

В термодинамических расчетах редокс потенциал EН выражают через активность электронов pe. Показатель парциального давления водорода rH рассчитывают так (World reference…, 1998):

Г. Спозито (1984) делит почвы разной восстановленности по величине ре почвенного раствора при рН 7. У окисленных почв 7 ре 13.5; у умеренно восстановленных 2 ре 7; у –6.8 ре –2.

Расчет активности электронов в реакциях восстановления разных элементов позволяет получить критические значения рекрит. При рН 7 сначала восстанавливается О2 до Н2О (рекрит = 12.8), затем NО– до NH+ (рекрит = 5.4), затем MnO2 до Mn2+ (рекрит = 3.2), затем Fe(OH) до Fe2+ (рекрит = 1.9) и, наконец, SO42– до S2+ (рекрит = –5.3). Значение рекрит = 1.9 получено на основе реакции восстановления гидроксида железа при рН 7 и при концентрации Fe2+ в растворе 10-7 М (Спозито, 1984):

В полном согласии с классической термодинамикой в глубоких водонасыщенных отложениях установлена строгая зональность восстановительных процессов (рис. 17). Зона редукции Fe(III) наиболее обширна и располагается по оси ЕН (ре) ниже зоны нитрат- и Mn(IV)-редукции, но выше зон сульфат-редукции и метаногенеза (Ponnamperuma, 1972;

Lovley, 2001). Можно сказать, что редукция Fe(III) – основной процесс терминального (конечного) акцептора электронов в анаэробных условиях в минеральных почвах. Процессы сульфатредукции и метаногенеза характерны для болотных почв. Последовательность химической дифференциации редокс процессов в основном согласуется с их биологической дифференциацией (Lovley, 2001). Так, кислород в аэробных условиях ингибирует действие разных бактерий-анаэробов. Нитраты в переувлажненных условиях ингибируют редукцию Fe(III), но не Mn(IV). Поэтому на схеме (рис. 17) области редукции нитрата и Mn(IV) объединены в одну общую. В то же время области редукции Mn(IV) и Fe(III) разделены как в пространстве, так и во времени. Со своей стороны Fe(III) ингибирует процессы сульфатредукции и образования метана.

Важнейшее отличие схемы (рис. 17) от условий переувлажненных почв состоит в том, что в них зоны разделены не столько пространственно, сколько во времени. Временная стадийность редокс процессов четко прослеживается при Рис. 17. Идеализированное распределение зон с разными процессами терминального акцептирования электронов в водонасыщенных отложениях (Loveley, 2002).



Pages:     | 1 |   ...   | 13 | 14 || 16 | 17 |   ...   | 39 |
 



Похожие работы:

«Tom Butler Bowdon 50 Success Classics: Winning Wisdom for Life and Work from 50 Landmark Books Издательство: Астрель, ACT 2006 г. 50 книг и великих идей, которые помогут вам изменить свою жизнь — это первое и только краткое введение в классические произведения, посвященные вопросам трансформации жизни. Это уникальное руководство, которое признает право каждого на более успешную и полную смысла жизнь, а, кроме того, показывает, что к цели самосовершенствования можно идти самыми разными путями....»

«ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ Часть 3 И ЗДА Т ЕЛ ЬС ТВ О Т ГТ У Министерство образования и науки Российской Федерации ГОУ ВПО Тамбовский государственный технический университет М.Ю. СУБОЧЕВА, А.П. ЛИКСУТИНА, М.А. КОЛМАКОВА, А.А. ДЕГТЯРЕВ ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ Часть 3 Утверждено Учёным советом ТГТУ в качестве учебного пособия для студентов технических специальностей Тамбов Издательство ТГТУ 2009 УДК 661(075) ББК Л61я73 Х463 Р еце нз е нты: Доктор химических...»

«Обзор красноярских СМИ c 18 июня по 24 июня 2012 года Обзор красноярских СМИ за 18 июня 2012 года Краевые депутаты возьмут под контроль ситуацию в Сибирском федеральном университете Для этих целей Законодательное собрание формирует рабочую группу. Она доработает соглашение с Федеральным агентством по образованию, срок которого истекает в июле, и подготовит отчет по всем проблемным вопросам в вузе. На недавнем заседании комитета парламента депутатам представили доклад о работе СФУ. Выяснилось,...»

«Л. А. БЕЛЯЕВА БИОХИМИЯ РАСТЕНИЙ Тексты лекций по спецкурсу для студентов IV курса специальности 1 – 31 01 01 02 Биология (научно-педагогическая деятельность) Гомель 2008 УДК 581. 19 (075.8) ББК 28.572 я73 Б447 Рецензент: кафедра химии учреждения образования Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины Рекомендовано к изданию научно-методическим советом учреждения образования Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины Беляева, Л. А. Б447 Биохимия растений:...»

«Меня всегда интересовало, кто дает названия физическим законам или химическим реакциям. Почему, например, закон Ома называется законом Ома, а не кого-то другого. Почему — постоянная Планка, правило Марковникова, принцип Ле Шетелье, уравнение Максвелла и реакция Зайцева? Понятно, что ни Ом, ни Марковников, ни Планк не давали названий открытым ими законам или правилам. Делалось это, как правило, много лет спустя другими учеными — последователями или историками науки. Очень часто это происходило...»

«ИЗ ИСТОРИИ Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ) учрежден в 1896 году как Томский технологический институт Императора Николая II и является исторически первым техническим вузом России на огромной территории восточнее Москвы. Большая заслуга в открытии вуза принадлежит министру финансов России Сергею Юльевичу Витте и великому русскому химику Дмитрию Ивановичу Менделееву, избранному в 1904 году первым Почетным членом ТТИ (ТПУ). Томский политехнический послужил...»

«Анал итическая химия – новы е метод ы и возможности Съезд аналитиков России и Школа молодых ученых 26-30 апреля 2010 г. Москва (пансионат Клязьма), 2010 г. 1 Устные и стендовые доклады (сортировка по авторам) Оргкомитет: Ю.А.Золотов, Ю.А.Карпов, В.П.Колотов (сопредседатели), В.И.Широкова (ученый секретарь), И.В.Болдырев, К.В.Григорович, М.М.Залётина, И.Н.Киселева, Л.Н.Москвин, Б.Ф.Мясоедов, Б.Я.Спиваков, О.А.Шпигун, Л.К.Шпигун, А.В.Харюткин. Рабочая группа: Н.В.Грачева, Т.А.Нестеренко,...»

«МИКРОЭЛЕМЕНТЫ-ГАЛОГЕНЫ И ИХ СОЕДИНЕНИЯ КАК ЗАГРЯЗНИТЕЛИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ. РИСК ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ (обзор литературы) Аннотация. В статье на основе данных научной литературы рассматривается проблема формирования на урбанизированных территориях искусственных биогеохимических аномалий, связанных с изменением содержания и соотношения в окружающей среде и биологических объектах йода, брома, фтора и их неорганических и органических соединений. Приводятся результаты собственных исследований о...»

«Аллергия. Мама, хочу быть здоровым! Тамара Парийская 2 Книга Тамара Парийская. Аллергия. Мама, хочу быть здоровым! скачана с jokibook.ru заходите, у нас всегда много свежих книг! 3 Книга Тамара Парийская. Аллергия. Мама, хочу быть здоровым! скачана с jokibook.ru заходите, у нас всегда много свежих книг! Тамара Владимировна Парийская Аллергия. Мама, хочу быть здоровым! 4 Книга Тамара Парийская. Аллергия. Мама, хочу быть здоровым! скачана с jokibook.ru заходите, у нас всегда много свежих книг!...»

«НАУЧНЫЙ СОВЕТ ПО АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ СПРАВОЧНИК 2010 – 2014 Изменения и дополнения к Справочнику НСАХ РАН можно найти на странице Интернет-портала Аналитическая химия в России (www.rusanalytchem.org) в разделе НСАХ РАН 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ПОЛОЖЕНИЕ О НАУЧНОМ СОВЕТЕ РАН ПО АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ ПОЛОЖЕНИЕ О ПРЕДМЕТНОЙ КОМИССИИ (НАПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОМИССИЙ СОВЕТА) ПОЛОЖЕНИЕ О РЕГИОНАЛЬНОМ ОТДЕЛЕНИИ НАУЧНОГО СОВЕТА РАН ПО АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ ПОЛОЖЕНИЕ О ПРЕМИЯХ НАУЧНОГО СОВЕТА РАН (НСАХ РАН) ПО...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.