WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 14 | 15 || 17 | 18 |   ...   | 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 16 ] --

изучении динамики ЕН в модельных опытах с переувлажненными почвами, а также при режимных наблюдениях в поле.

В генетическом и экологическом отношениях важно отделять актуально оглеенные горизонты, где развиваются в настоящее время редукционные процессы, от тех горизонтов, где редукция Fe(III) завершилась, и сизый тон отражает наличие унаследованного глея. Ясно, что только по морфологии эти горизонты трудно различать. Поэтому привлекают физикохимические показатели, например, полевое определение парциального давления водорода rH в почвенном растворе. Согласно Международной базе почвенных данных, глеесоли выделятся по условию rH 19 (World reference…, 1998). Это значение получено теоретически для реакции:

Очевидно, условие rH 19 пригодно только для выявления актуального глея. В сухой период, когда редукция Fe(OH)3 прекращается, значения rH превышают 19.

Именно этот распространенный тип оглеения подробно описан Г.Н. Высоцким (1962). В статье "Глей" он определил глеегенез как процесс «раскисления окиси железа, превращению ее в соединения закиси и затем вынос водой, т.е. выщелачивание» (с. 88). При этом подчеркивается, что оглеение развивается за счет растворения «… буро-желтых, желто-бурых и тому подобно окрашенных окисью железа глин, суглинков и супесей…» (с. 87-88). Таким образом, данная форма глея развивается только в почвах с исходно развитым оксидогенезом железа.

Зайдельман (1992) характеризует «… глееобразование как почвообразовательный процесс, протекающий в анаэробных условиях при обязательном участии гетеротрофной микрофлоры и наличии органического вещества в условиях постоянного или периодического обводнения отдельных горизонтов или всего профиля. Глееобразование сопровождается переходом окисных соединений в закисные и несбалансированным выносом железа» (с. 12). В этих формулировках подчеркивается ведущая роль процесса обезжелезнения. Но поскольку форма оглеения в виде обезжелезнения не единственная, то для данного деферритизированного глея дадим особый индекс Gdf.

В Международной базе почвенных данных (World reference…, 1998) обезжелезненный глей не выделен. В обезжелезненном глее минимальное значение отрицательного логарифма парциального давления водорода rHмин может сильно превышать критическое (19) благодаря тому, что биологически доступное Fe(III) вынесено из горизонта.

Подчеркнем, что обезжелезненный глей образуется при промывном режиме влажности.

Доказательств этому много. Например, в модельном опыте, когда отмечена значительная потеря свободного Fe (наряду с преобладанием потери силикатного Fe) при промывном режиме, который способствует выносу Fe(II) как продукту реакции и редукции все новых Fe(III)-содержащих частиц (Зайдельман, 1992).

Обезжелезненный глей, как видно из определения (Высоцкий, 1962), отличается потерей преимущественно несиликатного железа. В результате в профиле переувлажненной почвы отмечается минимум свободного Fe. Четкая последовательность потери свободного Fe2О обнаружена в хроноряду польдеров, используемых под рис в почвах на однородных материнских породах в Японии (Breeman, 1988). Эти почвы подвержены оглеению за счет сезонного колебания влажности, причем редукция Fe(III) развивается в поверхностном слое почвы. Как видно из рис. 18, за период 300 лет потеря свободного Fe в верхней 20 см толще возрастала строго последовательно. Это один из примеров, где потеря свободного Fe отражает обезжелезнение оглеенной почвы.

Но на многих объектах использовать потерю свободного железа в качестве количественного показателя оглеения не удается, хотя такие попытки предпринимаются.

Например, Рис. 18. Профильное распределение свободного (Fe2О3) дит в хроноряду (А – 8 лет, Б – 43 года, Г – 240 лет, Д – 300 лет) рисовых почв Японии (Breman, 1988).

предложен показатель – «степень оглеения», основанный на уменьшении содержания свободного железа в илистой фракции огленного горизонта по сравнению с породой (Зайдельман, 1991; 1992). Использование этого показателя дало странные результаты. Степень оглеения у неоглеенных дерново-подзолистых почв на ленточных глинах (23) оказалась выше, чем у глубокооглеенных дерново-подзолистых почв на лёссовидных суглинках и глинах (19) (Зайдельман, 1991). Приведем другой пример неэффективности показателя. Применяют показатель «степень оглеения» и для характеристики обезжелезнения илистой фракции кутан, покрывающих поверхность трещин в дерново-подзолистых почвах (Зайдельман, 1991). В этом случае можно получить бессмысленное, отрицательное значение степени оглеения, которое маскируют значением 0. Такие странные результаты получены из-за игнорирования потери силикатного железа при оглеении почв. Не говоря о том, что показатель степени оглеения, зависящий от содержания Fe дит в породе, пригоден только для почв, сформировавшихся на вполне однородном материале.

Детальный анализ модельных опытов того же автора показывает совсем другую картину:

преимущественную потерю силикатного железа (об этом подробнее будет сказано ниже).

Поскольку слабоупорядоченные слоистые силикаты служат источником доступного Fe(III) для железоредуцирующих бактерий, то неудивительно обезжелезнение и даже полный распад некоторых глинистых минералов. Потеря (гидр)оксидов железа представляет собой хотя и морфологически самое яркое, но не исчерпывающее следствие редукции Fe(III) в оглеенных горизонтах.

Поскольку железо является макроэлементом с переменной валентностью, не удивительно, что ему уделяют большое внимание как диагностическому критерию гидроморфизма. Из макроэлементов, кроме Fe, способностью менять степень окисленности обладает Mn. Железо и марганец в разной степени чувствительны к снижению ЕН; MnО2 редуцируется при более высоком значении редокс потенциала, чем FeООН. Естественно использовать их отношение для характеристики редокс режима почв. На этом основано диагностическое значение отношения Fe : Mn, разработанное Зайдельманом.



Другие критерии оглеения используют различие в соотношении форм соединений железа.

Это относится к критериям Швертмана и новому, предложенному автором. Последнии критерии основаны на использовании двух вытяжек: оксалатной по Тамму и дитионитной по Мера–Джексону. При этом для подсчета критерия Швертмана используют параллельную схему анализа, при которой каждую экстракцию Fe выполняют из отдельной навески.

Напротив, критерий гидроморфизма Водяницкого основан на последовательной схеме, когда из одной навески сперва извлекают Fe оксалатом, а затем – дитионитом. Критерий Зайдельмана основан на изучении химического состава Fе-Мn ортштейнов. Рассмотрим достоинства и недостатки каждого из критериев.

Железо-марганцевые ортштейны давно привлекают внимание как показатели оглеения почв. Установлена определенная приуроченность содержания ортштейнов к географии ландшафтов. Известно, что ортштейны характеризуют не столько степень заболоченности, сколько контрастность редокс режима в почве. Действительно, согласно Македонову (1966), железо-марганцевые ортштейны служат индикаторами определенной ландшафтной зоны, а именно лесной зоны умеренного пояса, особенно ее таежной подзоны. Напротив, в степных почвах такие конкреции образуются гораздо реже. Накопление ортштейнов связано с переменными редокс условиями. В период снижения ЕН железо редуцируется до Fе(II), а при иссушении окисляется до Fе(III), которое гидролизуется до FеООН. Марганец редуцируется до Mn(II), а в период иссушения окисляется до MnO2. Таким образом, для образования ортштейнов необходимы выраженные восстановительный и окислительный периоды. Если один из них развивается слабо, то в почвах Fe-Mn ортштейнов мало или вовсе нет.

Это условие подтверждается географическими исследованиями. В степных почвах накопление конкреций лимитируется слабовыраженным восстановительным периодом. В лесных почвах тяжелого гранулометрического состава содержание ортштейнов достигает максимального уровня – до 20% от массы почвы. В тундре образование конкреций лимитируется недостаточно выраженным окислительным периодом (Македонов, 1966).

Следовательно, в широтном направлении количество ортштейнов изменяется экстремальным образом. Так же меняется содержание ортштейнов в пределах геохимических катен, пересекающих почвы разной степени заболоченности.

Но данное правило справедливо при условии достаточного ресурса доступного Fe(III) в почвах: образование ортштейнов требует источника Fe(III). Обычно это требование соблюдается, и на него не обращают внимание. Но в некоторых лесных почвах ожидаемого развития образования конкреций нет. Это относится, в частности, к аллювиальным полугидроморфным почвам в лесной зоне Предуралья, где содержание конкреций не превышает 0.1–0.3%. Причиной может быть дефицит Fe(III) в этих почвах, наилки которых содержат повышенное содержание Fe(II)-минералов, унаследованных от коренных пород.

Образование Fe-Mn ортштейнов необходимо изучать в зависимости от биохимических условий среды, способствующих образованию конкреций. Содержание органического углерода представляет собой, хотя и простую, но важную характеристику, способную отражать биохимические условия формирования конкреций (Водяницкий, Сивцов, 2004).

Рассмотрим состав конкреций на основе литературных данных. Используем данные о FeMn ортштейнах, изученных Ципановой (1984) в тундровой почве, Виттом (1985) – в глеевой северо-таежной, Полтевой и Соколовой (1967) – в подзолистой среднетаежной, Росликовой (1996) – в подбелах, Оглезневым (1968) – в гидроморфных дерново-подзолистых и Дегтяревой (1990) – в пойменной почвах. Сведения об океанических конкрециях взяты из статьи Александровой и Скорняковой (1994).

Вся выборка включает океанические конкреции (n = 10) и крупные ( 1мм) почвенные ортштейны (n = 31). Построена зависимость отношения Fe : Mn от содержания С орг.

Результаты корреляционного анализа показывают прямую достоверную связь между отношением Fe : Mn и С орг: r = 0.87 и Р = 0.999 (рис. 19).

Обобщая полученные результаты, можно предположить, что влияние органического вещества на отношение Fe:Mn проявляется на разных стадиях развития ортштейнов как при формировании, так и созревании. На начальном этапе формирования ортштейнов имеет значение способность органических лигандов, в первую очередь фульвокислот (ФК), образовывать комплексы разной прочности с металлами: более прочные с Fe(II), чем с Mn(II) (Линник, Набиванец, 1986).

Рис. 19. Статистическая зависимость отношения Fe : Mn от содержания органического углерода в крупных (1 мм) почвенных ортштейнах и океанических конкрециях.

За счет этого механизма в почвенном растворе заметная доля Fe(II) представлена комплексами Fe(II)-ФК, окисление которых приводит к образованию гидроксидов железа в составе ортштейнов. Но при одном и том же значении рН накопление оксидов марганца через фазу распада Mn(II)-ФК происходит в меньшей степени. Таким образом, рост отношения Fe :

Mn при увеличении содержания С орг может отражать активное участие органических лигандов в образовании гидроксидов железа и слабое – оксидов марганца на начальном этапе образования конкреций.

На следующем этапе органическое вещество ортштейна (во многом это микробная масса) окисляется. Легкоокисляемое органическое вещество выступает сильным восстановителем для Mn(IV) и слабым – для Fe(III) (Линник, Набиванец, 1986). Влияние биохимического фактора на восстановление оксидов Mn(IV) гораздо заметнее, чем на гидроксидов Fe(III). При высоком содержании органического вещества Mn(IV) восстанавливается, и доля оксидов марганца заметно сокращается, что ведет к увеличению отношения Fe : Mn в ортштейнах.

Из прямой зависимости (Fe : Mn) от С орг следует, что отношение Fe : Mn, используемое для оценки степени заболоченности почв, не является самостоятельным показателем, а само зависит от содержания органического вещества в ортштейнах.



Pages:     | 1 |   ...   | 14 | 15 || 17 | 18 |   ...   | 39 |
 



Похожие работы:

«Кафедра _НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ ФИЗИКА И ХИМИЯ МАТЕРИАЛОВ И ПОКРЫТИЙ для специальности 150601 Материаловедение и технология новых материалов Дзержинский, 2011 г. УМК разработан _кандидатом технических наук Кирьяновой Викторией Владимировной Протокол заседания кафедры Новых материалов и технологий_ (название кафедры) № _ от 2011 г. Заведующий кафедрой _ /Б.М.Балоян / (подпись) СОГЛАСОВАНО Протокол заседания выпускающей кафедры _Новых материалов и...»

«Тамбов 2013 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ТАМБОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Г.Р. ДЕРЖАВИНА ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР ТГУ ИМЕНИ Г.Р. ДЕРЖАВИНА СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ СРЕД Материалы VI Международной заочной научно-практической конференции 14 октября 2013 года Тамбов 2013 УДК 577.4 (075.8) ББК 28.081 я73...»

«Кафедра Общая и прикладная экология НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ Учебно-методический комплекс по дисциплине для студентов специальности 280201 Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов всех форм обучения Самостоятельное учебное электронное издание СЫКТЫВКАР 2012 УДК 502 ББК 28.080 Н34 Рекомендован к изданию в электронном виде кафедрой Общая и прикладная экология Сыктывкарского лесного института Утвержден к изданию в электронном виде советом...»

«ОбщаЯ  ЛимнОЛОгиЯ Пособие для студентов   географического факультета минСК  бгУ  2011 УДК 50 251(28) ББК 20.18 Л77 Рекомендовано ученым советом географического факультета 22 ноября 2010 г., протокол № 6 Рецензент доктор технических наук Б. В. Курзо Лопух, П. С. Л77 Общая лимнология [Электронный ресурс] : пособие для студентов геогр. фак. / П. С. Лопух, О. Ф. Якушко. – Минск : БГУ, 2011. – Режим доступа : http://www.elib.bsu.by, ограниченный. ISBN 978-985-518-595-7. В пособии обобщен и...»

«Хотелось бы выразить искреннюю благодарность и признательность Денису, книга получилась вдохновляющая и освобождающая. Помимо информационной ценности, Другая химия 2 представляет уникальную терапевтическую ценность. На себе прочувствовал удивительные эффекты: исчезла психосоматическая боль в груди, на утро в прямом смысле восстановилось зрение, а о психологических аспектах и говорить не приходится, скажу только, что такой целостности и умиротворения я не ощущал уже очень давно. На страницах...»

«МОСКВА - 2010 РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК Научный совет по проблемам геохимии Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН Российский фонд фундаментальных исследований РТУТЬ В БИОСФЕРЕ: ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ Материалы Международного симпозиума (Россия, Москва, ГЕОХИ РАН, 7-9 сентября 2010 г.) Москва – 2010 1    УДК 550.4:550.84 ББК 26.301 Р81 ISBN 978-5-85941-380-5 Ртуть в биосфере: эколого-геохимические аспекты. Материалы Международного симпозиума (Москва, 7-9 сентября...»

«Нижеследующие записи Владимира Ивановича Вернадского, охватывающие период с января по ноябрь 1931 г., были сделаны в Ленинграде и Старом Петергофе. Хранятся они в двух делах академического Архива на отдельных или скрепленных листках формата записной книжки и ученической тетради (Архив АН СССР. Ф. 518. Оп. 1. Д. 162. Л. 113, 116 — 126; Оп. 2. Д. 48. Л. 43, 90). Сведенные вместе, эти записи приобретают черты дневника, затрагивающего разнообразные философские, естественнонаучные,...»

«Проблемы образования в области химии и технологии растительного сырья ХИМИЯ ИЗОПРЕНОИДОВ. ГЛАВА 5. МОНОТЕРПЕНЫ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)* © В.В. Племенков Казанский медицинский университет, ул. Бутлерова, 49, Казань, 420012 (Россия) E-mail: plem-mu@mi.ru Мы продолжаем публикацию избранных глав новой книги В.В. Племенкова Химия изопреноидов. Вашему вниманию предлагается вторая часть пятой главы этого пособия. 5.4. Химические свойства монотерпенов Монотерпены как объекты химического исследования привлекли к...»

«Том 7. АЗОВСКОЕ МОРЕ Том 7 АЗОВСКОЕ МОРЕ (М.В. Крыленко, В.В. Крыленко) СОДЕРЖАНИЕ 7.1 Оценка текущего состояния и проблем уникальных береговых ландшафтов Азовского моря, степени их уязвимости к воздействию внешних факторов природного характера 1103 7.1.1 Географическое положение 1103 7.1.2 Геологическое строение, рельеф дна, донные осадки 1104 7.1.3 Климат, гидротермические условия, ледовый режим 1107 7.1.4 Речной сток 1112 7.1.5 Уровень моря 1113 7.1.6 Общая циркуляция вод, волновой режим...»

«ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СПЕЦИАЛЬНОСТИ 020801 ЭКОЛОГИЯ 1.1. Специальность утверждена приказом Министерства образования Российской Федерации от 02.03.2000 г. № 686. 1.2. Квалификация выпускника – Эколог. Нормативный срок освоения основной образовательной программы подготовки эколога по специальности 013100 – Экология при очной форме обучения – 5 лет. 1.3. Квалификационная характеристика выпускника. Эколог по специальности 013100 – Экология может занимать должности, требующие высшего...»






 
© 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.