WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 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 2 ] --

Ферригидрит закрепляет катионы многих тяжелых металлов. Этот процесс привлекает внимание почвоведов-экологов. Среди механизмов, влияющих на удаление тяжелых металлов из раствора, наиболее важным является совместное осаждение Fe и тяжелых металлов. В результате соосаждения токсичность и биологическая доступность тяжелых металлов в почве снижаются. При совместном осаждении с Fе ионы Сd2+, Cu2+, Pb2+ и Zn2+ входят в рентгеноаморфные частицы гидроксидов железа (Martinez, McBride, 1998). Со временем тяжелые металлы закрепляются либо в результате диффузии ионов металла в глубь частиц, либо вследствие трансформации плохо окристаллизованного гидроксида в хорошо окристаллизованный. Для Cu2+ доказано вхождение в структуру кристаллизующегося гидроксида. При рН 7 совместно осажденные Сd и Pb становятся менее растворимыми после трансформации ферригидрита в гетит. При этом Сd входит в кристаллическую решетку гидроксида и поэтому прочнее закрепляется при старении гидроксида, чем Pb.

Катионы тяжелых металлов замедляют трансформацию ферригидрита при высоком атомном отношении Ме : Fе. Совместное осаждение Fе с тяжелыми металлами (Сu, Co, Mn) тормозит трансформацию ферригидрита в более окристаллизованные минералы. Эффект замедления трансформации снижается в последовательности: Сu Co Mn (Martinez, McBride, 1998).

Присутствие Сu2+ приводит к увеличению доли гематита по сравнению с долей гетита при старении ферригидрита. Медь и другие металлы предотвращают образование частиц гетита на двух стадиях эволюции: вначале затрудняя растворение частиц ферригидрита, а затем препятствуя образованию и росту ядер гетита в растворе.

При хемогенном синтезе трансформация ферригидрита больше зависит от темпа подщелачивания среды и меньше – от присутствия тяжелых металлов. Тяжелые металлы при общей концентрации ниже 1 моль% индуцируют образование смешанных продуктов, некоторые из которых характеризуются слабой упорядоченностью структуры. Темп подщелачивания, определяющий скорость хемогенного синтеза, сильно влияет на степень упорядоченности образующегося ферригидрита. Быстрое подщелачивание среды приводит к синтезу неокристаллизованного 1-линиевого ферригидрита, а медленное – к более упорядоченному 9-линиевому (образец дает 9 рефлексов на рентген-дифрактограмме). Они различаются по размеру доменов когерентного рассеяния: у 1-линиевого ферригидрита домены меньше, чем у 9-линиевого. Последний проявляет заметную устойчивость к дальнейшему старению: он сохраняется после 60-суточного нагревания при температуре 700С. После такого же воздействия на 1-линиевый ферригидрит образуются частицы гематита.

Старение и температурная трансформация ферригидрита влияют на растворимость соосажденных тяжелых металлов. После температурного воздействия на ферригидрит растворимость Cu, Сd и Zn уменьшается. Предполагается проникновение в глубину пор микроагрегата ферригидрита ионов Сd2+ и Zn2+. Для ионов Сu2+ допускается даже возможность попадания в структуру ферригидрита. При этом имеет значение близость ионных радиусов Cu2+ и Fe3+, способствующая вхождению ионов меди в решетку новообразованного гематита (Martinez, McBride, 1998).

Распространение. Сохранению ферригидрита как слабоупорядоченного гидроксида способствуют неорганические и органические ингибиторы кристаллизации. Среди природных неорганических ингибиторов важную роль выполняет кремнезем. Ферригидрит часто находят в почвах, где грунтовые воды богаты кремнием или почвы обогащены доступным Si. В подзолистых почвах в штате Нью-Йорк, США, с помощью электронной микроскопии обнаружены частицы ферригидрита в трех образцах почв из иллювиальных горизонтов Вw, Вs и Вs2 (Johnson, McBride, 1989). В них концентрируются плохо окристаллизованные алюмосиликаты типа имоголита. Благодаря имоголиту в илистой фракции содержится много подвижного кремния: 1.5%. Большое количество подвижного Si способствует синтезу слабо окристаллизованного ферригидрита в иллювиальных горизонтах подзолистых почв. Напротив, если железистые воды содержат мало Si, как в оксисолях центральной Бразилии, то в ручьях охристые осадки представлены гетитом и лепидокрокитом, но не ферригидритом (Schwertmann, 1988б).

Помимо неорганических ингибиторов кристаллизации, в почвах важную роль играют органические. Ингибирующее действие органического вещества обнаружено в иллювиальном горизонте подзолов и в псевдофибрах подзолов и оглеенных почв. Сцементированные слои образуются в песчаных почвах Германии, Бельгии, Великобритании. Толщина такого слоя всего 2–10 мм, он имеет красно-бурую или черную окраску за счет цементации зерен кварца (гидр)оксидами железа и/или марганца или Fе-органическими комплексами. В псевдофибрах содержатся ферригидрит, гетит и реже лепидокрокит. Ферригидрит преобладает при высоком содержании органического углерода: С орг 5%. В тех же слоях, где С орг 2–3%, доминируют гетит и лепидокрокит (рис. 1).

Рис. 1. Влияние содержания органического вещества в глинистой фракции псевдофибров в подзолах на отношение Fe окс: Fe дит и состав гидроксидов железа.

Но аналитический материал У. Швертмана, полученный методом рентген-дифрактометрии глинистой фракции, требует критического рассмотрения. Если идентификация рентгеном гетита и лепидокрокита достаточно надежна, то в отношении ферригидрита этого сказать нельзя. Выше мы отмечали, что главный рефлекс ферригидрита совпадает с рефлексом фероксигита. Поэтому данные Швертмана следует интерпретировать весьма осторожно.

Можно сказать так, что в тех почвенных образцах, где Швертман выявляет ферригидрит, возможно присутствие и фероксигита.



Согласно Швертману (1988б), область доминирования ферригидрита характеризуется относительно большим содержанием органического вещества и высоким уровнем поступления Fе. Но по поводу влияния органического вещества на образование ферригидрита есть и другое мнение. Ф.В. Чухров (Гипергенные окислы..., 1975) считает, что в осадках и, видимо, в почвах с повышенным количеством органического вещества ферригидрит нестабилен, Fe3+ восстанавливается и переходит в состав слоистых силикатов, образуя, в частности, железистый хлорит. Теория Ф.В. Чухрова вполне обоснована.

Иногда условия синтеза ферригидрита в почвах правильнее статистически связывать не с количеством гумуса, а с величиной рН. Приведем некоторые данные.

В гумусовом горизонте бурой лесной автоморфной почвы на возвышенности (Литва) методом микродифракции электронов нами найден Мn-ферригидрит. Его частицы содержат Р, что указывает на их биогенную природу. Возможно, что биогенное образование Мnферригидрита связано с подкислением среды в гумусовых горизонтах, где величина рНсол опускается до 6.4–6.8, против 7.2–7.6 в нижележащих горизонтах, где ферригидрита нет. На том же опытном участке на расстоянии 300 м в низине в оглеенной бурой почве слабо окристаллизованный ферригидрит отсутствует, так как он не может существовать в восстановительных условиях. Известно, что при снижении величины ЕН и проникновении ионов Fе2+ в решетку ферригидрит растворяется, а из растворенного железа образуется более стабильный гетит. Именно гетит и присутствует в оглеенной бурой лесной почве.

Ферригидрит найден в Fе-гумусовом подзоле на территории северного Квебека, Канада (Коdаmа, Wang, 1989). Гидроксид присутствует в гор. Вfс на глубине 15–21 см. Реакция среды кислая: рНводн 5.1.

Методом микродифракции электронов ферригидрит найден в дерновых лесных почвах Окско-Мещерского полесья во Владимирской обл. (Водяницкий, 2003). В одном из разрезов биогенный ферригидрит образовался совместно с гетитом в гор. В1f на глубине 17–34 см.

Здесь степень упорядоченности частиц гетита различная и иногда настолько низкая, что они близки к рентгеноаморфному состоянию. Это говорит о возможности образования псевдоморфоз гетита по частицам биогенного ферригидрита. В другом разрезе биогенный ферригидрит образовался в гор. ВС на глубине 103–176 см. Он представлен либо бесформенными «обрывками», либо округлыми спутано-волокнистыми образованиями, тесно ассоциированными со слоистыми силикатами. Возможно, что в дерновых лесных песчаных почвах ферригидрит образовался в результате биогенной деструкции Fe(III)-органических комплексов.

Характерно образование ферригидрита в молодых почвах на элювио-делювии гранита на Карельском перешейке. Ферригидрит обнаружен нами в очень кислых почвах. Так, Alферригидрит образовался в оподзоленном подбуре в иллювиальном гор. Вhfе на глубине 30– см, где рНсол 3.5. Ферригидрит сформировался в буроземе грубогумусном в иллювиальном гор. Вfе на глубине 40–50 см, где рНсол 2.9.

Важная роль кислотности в образовании ферригидрита подтверждается при изучении статистической связи между рН и долей растворимого оксалатом железа от валового в почвах Карельского перешейка. Изучали пять разновидностей почв: подбур типичный и оподзоленный, бурозем грубогумусный, дерново-подзолистую иллювиально-железистогумусовую и поверхностно-элювиальную глеевую почвы (Водяницкий, 2003). На график зависимости (Fе окс : Fе вал) рНсол нанесем точки, характеризующие ферригидритсодержащие образцы подбура и бурозема (рис. 2). Опытные точки аппроксимируются кривой с максимумом Fе окс : F вал при рН 2.8–3.5. Высокая доля растворимых оксалатом соединений железа характерна именно для ферригидритсодержащих почв. Для образцов подбура и бурозема, где найдены частицы ферригидрита, отношение Fе окс : Fе вал равно 0.33–0.42. Подчеркнем, что оно приходится на диапазон рН от 3.1 до 3.8.

В таких кислых почвах окисление Fе(II) и гидролиз могут идти только с участием катализаторов.

Рис. 2. Статистическая связь между величиной рНсол и долей оксалаторастворимого железа Fe окс : Fe дит в почвах Карельского перешейка. Фг – ферригидритсодержащая почва.

Судя по данным электронной микроскопии, катализаторами были железоокисляющие бактерии. Таким образом, в кислой среде подбуров и буроземов из Fe(III) образуется биогенный ферригидрит. Важно подчеркнуть, что кислая среда сама по себе препятствует кристаллизации частиц, сохраняя слабоупорядоченную структуру ферригидрита. При росте значений рН больше 3.6 отношение Fе окс : Fе вал снижается, поскольку при нейтрализации кислотности частицы гидроксидов кристаллизуются, укрупняются и их растворимость кислым оксалатом аммония уменьшается.

Часто ферригидрит включает небольшое количество Мn, a также Al, Si и P. В подбуре оподзоленном в состав ферригидрита входит большое количество алюминия: Al Fe.

В лесных почвах европейской части России шире, чем в степных, распространен ферригидрит. Он образуется из неорганических и гумусовых гидроксокомплексов Fe(III).

Такие комплексы выявлены А.К. Дегтяревой (1990) в воде Яхромской поймы. Расчет, показал, что при рН 7 и EН 440 мВ содержание комплекса Fe(III)-ФК составляет 20%, а содержание комплекса Fe(ОН)30 достигает 75%. При таком высоком значении EН общая концентрация Fe(II) на два порядка ниже, чем концентрация Fe(III). Ферригидритсодержащий осадок в дренажной сети Яхромской поймы образовался, видимо, в основном из гидроксокомплексов Fe(ОН)30.

Важным является вопрос о судьбе ферригидрита в лесных почвах. Это очень неустойчивый, эфемерный гидроксид, которой может превращаться в более стабильные формы: гетит или гематит. В какую именно форму превращается ферригидрит в лесных почвах, мы определяли по числу встречающихся ассоциаций «ферригидрит + гетит» и «ферригидрит + гематит». Оказалось, что ассоциация «ферригидрит + гетит» встречается в лесных почвах в 6 раз чаще, чем ассоциация «ферригидрит + гематит». Из этого следует, что ферригидрит в лесных почвах может превращаться, главным образом, в гетит, но не в гематит.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 39 |
 



Похожие работы:

«2 Бег 2.1 Что надо знать о беге 2.2 Для начинающих 2.3 Виды дистанций 2.4 Биохимия бега (*) 3 Тренировки 3.1 Что надо знать о тренировках 3.2 Какие качества развивают на тренировках (*) 3.3 Какие бывают тренировки по бегу (*) 3.4 Где проводить свои тренировки 3.5 Основные принципы тренировок 3.5.1 Принцип ИВС 3.5.2 Мотивация 3.5.3 Тренировки должны быть регулярными 3.5.4 Постепенное наращивание нагрузки 3.5.5 Избегайте травм 3.6 Упражнения для бега 3.6.1 Что надо знать об упражнениях 3.6.2 ОРУ...»

«ОБ ОХРАНЕ ПРИРОДЫ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИИ ЗАКОН АЗЕРБАЙДЖАНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ ОБ ОХРАНЕ ПРИРОДЫ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИИ Глава I ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Статья 1. Объект охраны природы Объектом охраны природы являются взаимосвязанные природные компоненты (земля, поверхностные и подземные воды, атмосферный воздух, недра, растительный и животный мир) и объединяющие их экологические системы и комплексы. Статья 2. Принадлежность природных ресурсов Все природные ресурсы на территории Азербайджанской Республики и в...»

«8-9 апреля 2013 года ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ УДК 546.881.5:542.942.7:542.61 ЭКСТРАКЦИЯ ВАНАДИЯ (V) ТРИОКТИЛАМИНОМ Курбатова Л. Д., Корякова О. В., Валова М. С., Гырдасова О. И., Янченко М. Ю. ФГБУН Институт химии твердого тела УрО РАН Экстракция является наиболее перспективным методом получения чистых и высокочистых соединений ванадия. Экстракционные процессы имеют ряд преимуществ перед методами сорбции, осаждения и другими процессами очистки и разделения. Они отличаются высокой производительностью,...»

«Сергиенко Любовь Ивановна Библиографический указатель Волжский 2014 Сергиенко Любовь Ивановна : библиографический указатель /под ред. З.И. Жидких/ ; Библиотека ВГИ (филиал) ВолГУ. - г. Волжский, 2014 г. - ??? с. Библиографический указатель литературы составлен в связи с юбилеем Любови Ивановны Сергиенко - доктора сельскохозяйственных наук, профессора ВГИ (филиала) ВолГУ. Указатель содержит перечень работ ученого за период 1969—2013 гг. Принцип расположения материала — хронологический, внутри...»

«Всероссийская научно-методическая конференция 10 ноября 2013 - 30 января 2014 Педагогическая технология и мастерство учителя Особое значение курса (предмета) состоит в том, что учащиеся приобретают практические навыки в применении полученных...»

«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...»

«Т хорошей иллюстрацией идей феноменологов, описывающих функции и соотношение обыденных и научных теорий. Алкоголизм – с одной сто роны, предмет анализа многих экспертов: химиков, биологов, психологов, вра чей, криминологов, социологов и проч., а с другой – тема повседневного теоре тизирования “человека с улицы”. Р.М. Фрумкина в рецензии на книгу Дж. Цалле ра “Происхождение и природа общественного мнения” обращает внимание на аксиомы Цаллера, описывающие взаимодействие “профанного” и “экспертно...»

«УТВЕРЖДАЮ Первый заместитель Министра образования Республики Беларусь А.И. Жук 2009 г. Регистрационный № ТД- G. 139/тип. Физическая и коллоидная химия Типовая учебная программа для высших учебных заведений по специальностям: 1-31 01 01 Биология; 1-33 01 01 Биоэкология СОГЛАСОВАНО СОГЛАСОВАНО Начальник Управления высшего и Председатель УМО вузов РБ по среднего специального образования естественнонаучному образованию Ю.И. Миксюк _ В.В. Самохвал 2009 г. 2009 г. Первый проректор...»

«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....»






 
© 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.