WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 18 | 19 || 21 | 22 |   ...   | 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 20 ] --

Зайдельман (1992) связывает снижение содержания илистых частиц лёссовидного суглинка при промывном режиме с лессиважем илистой фракции (уменьшение ее содержания составило 8%). Однако убедительных доказательств в пользу лессиважа не представлено. Обогащения нижнего слоя породы илом не отмечено. Кроме того, нужно обратить внимание еще на одно обстоятельство. Оглеение и лессиваж относятся к процессам, развивающимся с разной скоростью. Козловский (2003) относит оглеение к быстрым процессам с характерным временем до 10 лет. Действительно, в опыте Зайдельмана за два года за счет оглеения произошли видимые изменения в морфологии пород. Лессиваж илистой фракции развивается медленнее, его относят к среднескоростным процессом с характерным временем от 10 до лет (Козловский, 2003). Таким образом, есть серьезные основания усомниться в развитии лессиважа за короткий срок опыта, и можно отнести наблюдаемый эффект снижения содержания ила, хотя бы частично, за счет быстрого процесса распада слоистых силикатов.

Обратимся теперь к связи силикатного обезжелезнения с редукционным распадом глинистых минералов. Опыт Зайдельмана позволяет проанализировать эту связь, поскольку известен гранулометрический состав пород. В табл. 19 внесено два столбца: содержание илистых частиц менее 1 мкм и приращение количества ила (Ил) после модельного переувлажнения. Оказалось, что приращение содержания илистых частиц может быть как положительным, так и отрицательным. В трех вариантах опыта содержание илистых частиц снижается, вероятно, за счет редукционного распада слоистых силикатов. Распад кристаллической решётки слоистых силикатов шел особенно интенсивно в условиях кислой реакции и промывного режима увлажнения, так как эти условия обеспечили возможность кислотного гидролиза силикатов и удаление продуктов распада из сферы реакции. В остальных вариантах опыта, содержание илистых частиц увеличилось за счет распада Feцемента микроагрегатов.

Построим зависимость приращения количества илистых частиц от размеров потери силикатного железа ((Fe2О3)сил). Как видно из рис. 21, выявлена общая обратная зависимость: увеличение потерь силикатного железа влечет за собой снижение содержания илистых частиц. Эта обратная связь отчетливо выражена для суглинков и слабо – для песка, где содержание илистых частиц ничтожно. Обратная связь, вероятРис. 21. Зависимость приращения содержания илистых частиц (Ил) от потери силикатного железа (Fe сил) в результате оглеения моренного (1) и лёссовидного суглинков (2) и песка (3). Исходные данные Зайдельмана (1992).

но, обусловлена распадом илистых частиц за счет потери силикатного железа при оглеении в условиях промывного режима в опыте.

В отличие от редукции (гидр)оксидов железа, редукционный распад слоистых силикатов сопровождается явлениями, не свойственными оглеению. Вместо утяжеления гранулометрического состава (как при классическом оглеении) происходит его облегчение за счет разрушения части глинистых минералов. Такое явление обнаружено в поверхностноглеевой суглинистой почве, образовавшейся в кустарниковой тундре (Слобода, 1980). Под влиянием элювиально-глеевого процесса алюмосиликатные минералы разрушаются, а продукты их распада выносятся из профиля. В результате в оглеенном горизонте отмечено снижение содержания илистых частиц по сравнению с породой от 28 до 8–10%.

Обратимся к опыту изучения состава глинистых минералов в гидроморфных почвах. Таких данных немного. Рассмотрим исследования, выполненные под руководством Т.А. Соколовой в таежных почвах на территории Центрально-лесного государственного биосферного заповедника в Тверской обл., где изучали подзолистые гидроморфные почвы (Регуляторная роль…, 2002; Соколова и др., 2004). В торфянисто-подзолисто-глееватой почве подзолистые морфоны А2ih и А2бел содержат значительно меньше хлоритизированных структур и больше лабильных компонентов по сравнению с морфонами палевых и охристых тонов. Различия в минералогии связаны с тем, что в светлых морфонах в условиях пониженного редокс потенциала, реакция среды более кислая (рНводн = 4.2–4.4), и они богаче агрессивными органическими кислотами, чем палевые и охристые, что способствует трансформации слюд и илитов.

Протонирование и комплексообразование – универсальные факторы, влияющие на все слоистые силикаты. Воздействие редукции ощутимо только для глинистых минералов, обогащенных Fe(III), и тогда вклад биогенной редукции в растворение минералов может быть решающим (особенно в нейтральной среде). Вклад в растворение трех факторов уменьшается в ряду: химическая редукция комплексообразование протонирование. Влияние биоты не меняет последовательности, а только усиливает отрыв редукции от остальных факторов.

Этот гидроморфный процесс минералогически и химически отличается от классического оглеения и требует особого наименования и индексации диагностического горизонта. По сути новая разновидность оглеения выражается в редукционном метаморфизме Fe(III)филлосиликатов, который можно обозначить как «обезжелезнение силикатов».

Соответствующему горизонту дадим индекс Gsdf.

С точки зрения диагностики переувлажненных почв, наиболее важным следствием редукции Fe(III) в решетке слоистых силикатов является их обезжелезнение и распад. Распад слоистых силикатов ведет к уменьшению содержания илистых частиц в переувлажненном горизонте. Рассмотрим механизмы редукционного обезжелезнения и распада смектитов.

В биологическом опыте изучали редукцию фракции 0.5–2 мкм ожелезненного смектита SWa-1 (19.8% Fe вал) при внесении электронного челнока антрахинон-дисульфаната (АХДС) и лактата в дозе 20 нМ/л как донора электронов (Dong, Kostka, Kim, 2003). Анализировали действие трех концентраций электронного челнока АХДС (0; 0,1 и 1 мМ). Этот опыт предназначен для установления влияния АХДС на редукцию Fe(III)-смектита при росте клеток.



Через 77 ч развитие микробной редукции Fe(III)-смектита достигло 13, 22 и 26% при увеличении концентрации АХДС от 0 до 0,1 и затем до 1 мМ. Внесение в систему электронного челнока АХДС значительно усилило темп редукции Fe(III) в решетке смектита и увеличило рост клеток. Не было редукции Fe(III) в вариантах с мертвыми клетками бактерий или без внесения органического вещества.

Произошли превращения смектитов, вероятно, через фазу растворения (Dong, Kostka, Kim, 2003). С помощью электронного зонда выявлен состав двух новых фаз: тонкодисперсных частиц аморфного биогенного кремнезема и биогенного новообразованного смектита.

Биогенный реосажденный смектит стал богаче исходного по содержанию Ca, K и Na, которые поступили из культуральной среды развития бактерий. В новых частицах содержание Si превышало обычное значение для стехиометрической формулы смектита. Образующийся избыток Si представляет собой результат редукционного распада смектита.

Новообразование смектита с иной морфологией, структурой и химическим составом доказывает, что ожелезненный смектит сначала растворяется, а затем образуется новый обезжелезненный смектит, а новообразованное Fe(II) переходит в состав биогенного вивианита (Dong, Kostka, Kim, 2003). Появление новых минералов (биогенного вивианита и аморфного кремнезема) сопровождается снижением количества илистых частиц за счет растворения слоистых силикатов. Такова ситуация в закрытой системе реактора. В открытой почвенной системе обезжелезнение и растворение смектитов сопровождаются выносом Fe (а не образованием вивианита), как это имеет место во многих минеральных гидроморфных почвах с активным водообменом.

Кроме лабораторных опытов есть и работы, выполненные на природных почвах. В тропиках и субтропиках к переменно редуцируемым почвам относятся рисовники. Сейчас они занимают ~13 млн. га. В период затопления Fe (III) служит основным неорганическим акцептором электронов. Интересные исследования провели в Сенегале на вертисолях, используемых под культуру риса (Favre et al., 2002). Основные глинистые минералы здесь представлены смектитом и каолинитом. Сравнивали исходную вертисоль с рисовой почвой, испытавшей 22 цикла переувлажнения за 11 лет. За это время общее содержание Fe в почве уменьшилось с 5.6 до 4.9%. Так же произошло обезжелезнение глинистых минералов:

содержание Fe в них сократилось с 4.5 до 4.0%, а в смектитах – с 6.9 до 6.4%. Таким образом, полевые исследования подтверждают лабораторные данные об обезжелезнении Fe-смектитов в результате многократных циклов редукции–окисления.

Обезжелезнение, обескремнивание и распад нонтронитов Результаты редукционного превращения нонтронитов в значительной степени зависят от количества Fe3+ и его положения в решетке.

Редукция нонтронитов, содержащих тетраэдрическое Fe3+. Обсудим положение Fe3+ в решетке смектитов. Сейчас установлено, что железо может распределяться случайно или образуя кластеры в октаэдрическом слое, последнее характерно для сильноожелезненных смектитов. При измерении магнитной восприимчивости (Schuette et al., 2000) окисленного и редуцированного слабоожелезненного монтмориллонита Уптон (Fe общ = 3%) обнаружен только парамагнитный порядок, что говорит о большом расстоянии между ионами железа и отсутствии взаимодействия между ними. Напротив, в ожелезненных смектитах сильное магнитное взаимодействие свидетельствует о кластеризации ионов Fe3+.

Другой важный вопрос: как определить распределение ионов Fe между цис- и трансоктаэдрами в 2:1 диоктаэдрическом смектите? Наиболее подходит для этой цели мессбауэровская спектроскопия. Абсорбционные спектры филлосиликатов почти всегда содержат два Fe3+-октаэдрических дублета, отражающих различное квадрупольное расщепление сигнала от цис- и транс-позиций Fe3+ (Rozenson, Heller-Kallai, 1977; Russel et al., 1979; Бабанин и др., 1995).

Гораздо меньше известно о содержании, химизме и поведении тетраэдрического Fe в смектитах. Ранее существование тетраэдрического Fe отрицалось минералогами (Горбунов, 1974). В настоящее время доказано, что тетраэдрическое Fe всегда находится в трехвалентном состоянии.

Содержание тетраэдрического Fe3+ определяют с помощью мессбауэровской спектроскопии. Но сейчас наиболее эффективным методом идентификации положения Fe в структуре филлосиликатов признан анализ рентгеновских спектров вблизи края поглощения – XANES-спектроскопия (Dyar et al., 2001; Dyar et al., 2002).

Гейтс с соавт. (Gates et al., 2002) определили содержание тетраэдрического Fe3+ в 11 разных нонтронитах и Fe-смектитах, используя ИК-спектроскопию, а также синхротронную рентгеновскую технику. Содержание тетраэдрического Fe3+ колебалось от 0 до 20%, составляя в среднем 8% от валового количества, т.е. может быть признано весьма значительным. Будем условно различать группы нонтронитов по этому критическому содержанию (8%): «нонтронит без Fe-тетраэдров» и «нонтронит с Fe-тетраэдрами».

Масштабы микробной редукции нонтронитов. Для изучения этого вопроса сравним редукцию двух видов нонтронитов размером 0.02–0.5 мкм. Нонтронит NAu-1 содержит 16% Fe, причем почти все оно (98%) сосредоточено в октаэдрических слоях, и очень небольшую долю тетраэдрического железа – 2% (Gates et al., 2000). Будем его считать нонтронитом без Feтетраэдров. Нонтронит NAu-2 содержит 23% общего Fe, причем оно не все сосредоточено в октаэдрических слоях (92%), а включает заметное количество (8%) тетраэдрического Fe(III).

Будем его считать нонтронитом с Fe-тетраэдрами (Jaisi et al., 2005).



Pages:     | 1 |   ...   | 18 | 19 || 21 | 22 |   ...   | 39 |
 



Похожие работы:

«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...»

«УТВЕРЖДАЮ Заведующий кафедрой химии и естествознания Т.А. Родина 25 мая 2007 г. Т.А. Родина ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ТЕХНОСФЕРЕ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ для специальности 280101 Безопасность жизнедеятельности в техносфере Благовещенск 2007 Печатается по решению редакционно-издательского совета инженерно-физического факультета Амурского государственного университета Т.А. Родина Учебно-методический комплекс по дисциплине Физико-химические процессы в техносфере для студентов...»

«2 ЗНАКИ АГНИ-ЙОГИ 3 Обычно люди совершенно не умеют пользоваться данным им Учением. Когда они слышат сведение, как бы знакомое им, они высокомерно восклицают: Опять все то же, всем известное! Они не пытаются проверить себя, насколько это знакомое было осознано и применено ими. Они не желают подумать, что полезное Учение дается не для новизны, но для сложения достойной жизни. Не сборник утопий неслыханных Учение Жизни! Существование человечества очень древне; и в течение веков всевозможные искры...»

«Свобода А. А. Работа над будущим человечества: организация знаний Рассматривается короткий, но чрезвычайно плодотворный период деятельности В. И. Вернадского в Украине, связанный с созданием Украинской академии наук и ее научных учреждений и первого из них – Национальной библиотеки Украинской Державы. Раскрывается разработка академиком В. И. Вернадским и его соратниками концепции создания крупной научной библиотеки – общедоступной национальной библиотеки страны и головного информационного...»

«Научно-образовательное пособие Серия Медико-биологический факультет РГМУ БИОХИМИЯ КАК НАУКА: СОВРЕМЕННЫЕ СФЕРЫ ИНТЕРЕСОВ, НАУЧНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ДОСТИЖЕНИЯ. ПРОФИЛЬНЫЕ КАФЕДРЫ МБФ РГМУ Руководитель научно-образовательного коллектива, д.м.н., профессор Богданов Андрей Евгеньевич Москва 2010 год НОМ МБФ РГМУ. Специальность медицинская биохимия ГОУ ВПО РГМУ Росздрава, 2010г. УЧЕНИКАМ 9,10, 11 КЛАССОВ ВСЕХ ШКОЛ РОССИИ! ХОТИТЕ СТАТЬ ВРАЧАМИ БИОХИМИКАМИ? ПРИХОДИТЕ УЧИТЬСЯ В РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ...»

«Научная экспертиза проведена в Институте органической химии НАН Украины. Психолого-педагогическая экспертиза проведена в Институте педагогики НАПН Украины. Ярошенко О. Г. Я 77 Химия : Учебн. для 11 кл. общеобразоват. учебн. завед. с рус. яз. обуч. (уровень стандарта). — К. : Грамота, 2011. — 232 с. : ил. 978-966-349-311-4 Учебник соответствует программе для общеобразовательных учеб­ ных заведений (уровень стандарта). Должное внимание уделено рас­ крытию прикладных аспектов использования...»

«ИЗМЕНЕНИЯ В ПРИРОДНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ Под редакцией и с комментариями профессора В.Н. Максимова Москва 2004 1 УДК ББК С Москва, издательство Спорт и Культура, 2004, 368 стр. В книге собраны работы автора по ключевым вопро сам биологии, экологии и гидробиологии второй поло вины XX века. ISBN 2 СОДЕРЖАНИЕ Предисловие редактора Полифосфаты фотосинтезирующих бактерий О закономерности отмирания клеток в размножающихся культурах сине зеленых водорослей Anabaena variabilis и Amorphonostoc...»






 
© 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.