WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 19 | 20 || 22 | 23 |   ...   | 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 21 ] --

Для микробной редукции использовали бактерии группы Shewanella и электронный челнок АХДС. Редукция Fe(III) в контроле с термически уничтоженными клетками бактерий была менее 2%, а в контроле без клеток – ниже 1%. Масштабы и скорость биологической редукции были выше, хотя очень различались у двух нонтронитов при одинаковой концентрации глины в суспензии. Через 15 сут у нонтронита без Fe-тетраэдров степень редукции не превышала 11– 16%, тогда как у нонтронита с Fe-тетраэдрами она достигала 28–32%. Без электронного челнока редукция железа снизилась до 5 и 14% соответственно. Таким образом, редукция Fe(III) во всех вариантах была гораздо выше в нонтроните с Fe-тетраэдрами.

Другая серия опытов оценивала биологическую редукцию за длительный период времени и продолжалась более 6 мес. В присутствии АХДС редукция достигала своего предела за 37 сут для нонтронита без Fe-тетраэдров и за 14 сут для нонтронита с Fe-тетраэдрами. Степень редукции нонтронита с Fe-тетраэдрами была значительно больше, чем без них (Jaisi et al., 2005). После длительной редукции нонтронита с Fe-тетраэдрами определяли содержание ионов в водном растворе. Содержание Fe(II) было незначительным, а Si – значительным.

Железо и кремний переходили в водный раствор не в том стехиометрическом отношении, которое характерно для структуры нонтронита (1:2), т.е. произошло значительное растворение Si из тетраэдрической сетки и слабое – Fe из октаэдрической.

Биогенные превращения и распад нонтронитов. Результаты биогенной редукции оказались различными для двух нонтронитов (Jaisi et al., 2005). В слабоожелезненном нонтроните без Fe-тетраэдров биоредукция захватила только примесь гетита, а в цисоктаэдрах нонтронита Fe(III) редуцировалось незначительно. Толщина кристаллов этого нонтронита осталась той же, не было изменений и в характере статистического распределения частиц по крупности.

Но микробная редукция сильноожелезненного нонтронита с Fe-тетраэдрами привела к другому результату: к распаду некоторых частиц. Уменьшилась толщина кристаллов с 6 до 3. нм, а характер распределения крупности частиц изменился от логнормального к асимптотическому. В ожелезненном нонтроните редуцировалось как тетраэдрическое, так и транс-октаэдрическое Fe(III).

Предпочтительная редукция и растворение Fe(III) в тетраэдрах обоснованы с кристаллохимической точки зрения. Так как ионный радиус Fe(II) слишком велик для вхождения в тетраэдры, то редукция Fe(III) до Fe(II) приводит к неустойчивости тетраэдрического слоя и распаду структуры минерала.

Для изучения редукции Fe и распада нонтронита были поставлены дополнительные опыты.

В одном из них редуцировали нонтронит NAu-1, содержащий 21% общего Fe. Краткосрочная инкубация от 4 ч до 7 сут как с живыми, так и с мертвыми бактериями, привела к образованию глинистых минералов гораздо менее окристаллизованных (с диффузными кольцами на микрофракционной картине), чем исходный (O’Reily et al., 2005). По данным просвечивающей электронной микроскопии, вторичные минеральные фазы представлены аморфными алюмосиликатами с повышенным отношением Al : Si по сравнению с исходными силикатами.

При этом освободившийся кремний образует аморфные глобулы. В закрытой системе основная доля редуцированного железа образует твердую фазу в виде Fe(II)-минералов (сидерита) и в виде сорбированных частиц Fe(II) на клеточных полимерах и бактериальных клетках. Отметим, что при промывном режиме влажности сидерит может не образоваться. Как видно, редукционный метаморфизм нонтронитов проявился не только в обезжелезнении, но и в обескремнивании глинистых минералов.

Особый интерес представляют аморфные глобулы Si, образующиеся на поверхностях клеточных полимеров и бактериальных клеток как на матрице. Исходя из результатов лабораторного моделирования, можно допустить возможность образования аморфной биогенной Si-фазы по полимерной матрице в глинистых смектитовых почвах.

Наконец, приведем еще одно доказательство разупорядочения Fe-слоистых силикатов в оглеенных горизонтах. Речь идет о вытяжке Тамма, способной извлекать Si и Al из слабоупорядоченных силикатов (Келлерман, Цюрупа, 1965). В модельных опытах по оглеению (Зайдельман, 1992) содержание Si в оглеенных вариантах превышает контрольное значение в 2–3 раза, что говорит о снижении упорядоченности слоистых силикатов после оглеения.

Степень ожелезненности определяет судьбу редуцированного иллита: будет ли это твердофазная редукция Fe(III) при сохранении частиц или их обезжелезнение и затем полное растворение? Рассмотрим редукцию иллитов разной степени ожелезненности.

Редукция слабоожелезненного иллита. Таким является иллит Фитиан, содержащий 3.7% Fe (Seabaugh et al., 2006). В этом слабоожелезненном иллите биоредукция развивается в твердой фазе, и строение структурных ячеек 2:1 не изменяется. Поскольку Fe(III) составляет только малую часть катионов в октаэдрической сетке иллита Фитиан, то его редукция до Fe(II) не влияет на устойчивость структуры минерала. Твердофазная редукция структурного Fe(III) характерна для слабоожелезненных филлосиликатов в почвах с низким содержанием силикатного железа.

Редукция и распад сильноожелезненного иллита. В работе Донга с соавт. (Dong, Kukkadapu et al., 2003) использовали сильноожелезненный (9% Fe) иллит с размером частиц 0.2 мкм. Железо (III) редуцировали при участии бактерий Shewanella. Дополнительно в суспензию иллита в качестве буфера вносили бикарбонат, что обеспечило значение рН 7. В отдельных опытах добавляли электронный челнок АХДС. Содержание образовавшегося Fe(II) определяли в вытяжке 0.5 н. HCl.



Через 30 сут инкубации иллит частично сохранился. Внесение в систему электронного челнока АХДС в дозе 0.1мМ стимулировало редукцию Fe(III) бактериями Shewanella, что отразилось в увеличении количества Fe(II), экстрагируемого соляной кислотой. Электронная просвечивающая микроскопия показала, что у 10–15% частиц иллита после биологической редукции исказилась форма, изменился характер микродифракционных картин. Часть исходных иглоподобных кристаллов иллита трансформировалась в пластинки. У частиц иллита, контактирующих с бактериальной клеткой, строение становится аморфным, тогда как вне клетки они остаются кристаллическими.

Механизм биологической трансформации иллита включает редукционное растворение и последующее осаждение новых частиц иллита (Dong, Kukkadapu et al., 2003). В результате расчета получено, что для растворения кристаллов иллита достаточно менее 2 сут.

Следовательно, иллит частично растворяется, особенно при подкислении среды. Кислая среда может возникать в микропорах за счет бактериальной активности и при наличии кислых функциональных групп, например, полисахаридов.

Рассмотрим эффективность критериев оглеения почв со слабым развитым оксидогенезом железа. Цветовая идентификация глея как сизого горизонта сформировалась под влиянием работы Г.Н. Высоцкого (1962), выполненной на европейской части России, где глеевый горизонт формируется в результате редукции (гидр)оксидов железа, окрашивающих окисленные горизонты почв в теплые, бурые тона. Очевидно, что необходимым условием для начала процесса оглеения является наличие в субстрате (гидр)оксидов железа, которые могут быть изначально литогенными или новообразованными в результате почвенного оксидогенеза.

Предшествующий редукции оксидогенез может идти за счет окисления неустойчивых Fe(II)минералов, например, биотита.

Совершенно иная ситуация в криогидроморфных почвах тундры Колымской низменности, где оксидогенез железа развит слабо, а почвообразующая порода имеет преимущественно восстановленную литогенную матрицу с малым содержанием оксидов Fe – отложения лёссово-ледового комплекса холодных тонов (Водяницкий, Мергелов, Горячкин, 2008). У минералов этих отложений исходно «холодная» окраска. Среди глинистых минералов преобладают хлорит и гидромусковит, в составе которых железо в основном находится в виде Fe2+ (Губин, 1987). Имеет значение и сложная история преобразования, где большую роль играли восстановительные процессы. «Холодный» тон породы обусловлен слабым развитием оксидогенеза Fe, когда за все время преобразования пород природным процессам не удалось высвободить из изначально «серых» силикатов достаточного количества красно-желтых (гидр)оксидов Fe, чтобы обеспечить цвет, характерный для ледниковых отложений Европы.

В случае малого содержания (гидр)оксидов железа при переувлажнении возможна редукция Fe(III)-филлосиликатов без существенного изменения цвета субстрата.

У глеевых горизонтов тундровых почв Колымы сплошная сизость почвенной массы обусловлена восстановительными условиями среды и слабой переработкой минеральной массы органическим веществом. В силу слаборазвитого оксидогенеза Fe (что доказано колориметрическим анализом и мессбауэровской спектроскопией) неглеевые горизонты тундровых почв по цвету мало отличаются от глеевых горизонтов.

Однако, полностью отрицать современное образование (гидр)оксидов Fe невозможно. Более того, современное почвообразование, по-видимому, носит окислительную направленность:

горизонты с менее выраженными морфохроматическими признаками оглеения преобладают в верхней части профилей. О том, что оксидогенез идет, также свидетельствуют более высокие значения красноты а* и коэффициента окисленности валового Fe в верхних минеральных горизонтах почв.

Возможно, что имеющиеся, пусть и в малых количествах, (гидр)оксиды железа образовались в почвах in situ в ходе современного почвообразования во время последнего климатического похолодания. В предтундровых редколесьях Колымской низменности наиболее оглеенные разности находятся в ожидаемых, наиболее гидроморфных позициях. В автономных условиях формируются неглеевые либо слабооглеенные почвы. Т.е.

пространственное распределение глеевых почв подчинено современным факторам.

Цвет почв изучали в системе CIE-L*a*b*, а затем подсчитывали содержание условного красного пигмента Hem усл в почве (Водяницкий, Шишов, 2004). После обработки пероксидом водорода определяли изменение красноты а*. После окисления гумуса как конкурирующего пигмента, значение красноты меняется (табл. 20). В почвах с развитым оксидогенезом железа приращение а* 0, а в почвах, где основной пигмент – сизые глинистые минералы, величина а* 0.

Очень низкие значения красноты а* и желтизны b* (табл. 20) говорят об отсутствии красно-бурых частиц (гидр)оксидов железа. Содержание условного красного пигмента почти во всех образцах равно 0.

Ни по красноте a*, ни по желтизне b* различать тона глеевых и неглеевых разновидностей криогидроморфных почв не удается. Варьирование характеристик цветового тона низкое: а* от 0 до 2, а b* от 9 до 21.

Гумус этих почв грубый и слабо поддается окислению пергидролем: величина Light мала и составляет 5–9. Вероятно, сказывается низкая бензоидность гуминовых кислот в криогидроморфных почвах. Характерно, что в криоземе глеевом (разр. Т8Р1) наблюдается прямая статистическая связь между гуматностью гумуса (отношением С гк : С фк) и степенью осветления образцов (Light) после обработки пергидролем (рис. 22). По мере развития гидроморфизма почв гумус становится более гуматным и сильнее окисляемым.

Таблица 20. Оптические свойства суглинистых криогидроморфных почв Горизонт Глубина, До обработки Н2О2 После обработки Н2О2 Расчетные оптические * Mel = (100 – L*) / (1 + lg C орг).

** Light = L* / (1 + lg C орг), где L* светлота.

Рис. 22. Зависимость степени осветления образцов от соотношения гуминовых и фульвокислот в криоземе глеевом (разр. Т8Р1).

У большинства образцов из горизонтов CR, CRg и G после обработки пергидролем краснота снижается, т.е. возрастает зеленость: а* – 1.3. За счет окисления маскирующих пленок гумуса усиливается вклад в цвет зеленых литогенных минералов. Снижение красноты подтверждает отсутствие вклада в цветовой тон бурых частиц (гидр)оксидов железа.



Pages:     | 1 |   ...   | 19 | 20 || 22 | 23 |   ...   | 39 |
 



Похожие работы:

«УТВЕРЖДАЮ Декан факультета Агрохимии, почвоведения и защиты растений профессор Л.М. Онищенко _ 2012 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Земледелие для бакалавров (магистров) направления подготовки Защита растений Факультет, на котором проводится обучение Агрохимии, почвоведения и зашиты растений Кафедра – разработчик Общего и орошаемого земледелия Дневная форма обучения Вид учебной работы Курс 3 Часов / з. е. Семестр 6 Аудиторные занятия — 64/1,6 68/1,8 всего лекции 34/1 34/1 консультации 4/0,1...»

«VII Всероссийский конкурс учебно-исследовательских экологических проектов Человек на Земле 2008–2009 г.г. Положение ГЕНЕРАЛЬНЫЙ СПОНСОР КОНКУРСА – ИПСК НГС-ТЕМПОБУР Москва-2008 г. Положение VII Всероссийского конкурса учебно-исследовательских экологических проектов Человек на Земле Авт.-сост. Е.С.Ротина, А.В.Жердев, Г.П.Сапожникова, Н.Р.Буданова, Т.М.Вальковская. М.: Некоммерческое партнерство Содействие химическому и экологическому образованию 2008 – 16 с. Конкурс Человек на Земле проводится с...»

«ГИДРО- И ПНЕВМОАВТОМАТИКА Учебно-методический комплекс по дисциплине для студентов направления бакалавриата 220200.62 Автоматизация и управление и специальности 220301.65 Автоматизация технологических процессов и производства всех форм обучения Самостоятельное учебное электронное издание Сыктывкар 2012 УДК 621.22 ББК 31.56 Г46 Рекомендован к изданию в электронном виде кафедрой теплотехники и гидравлики Сыктывкарского лесного института 11 мая 2012 г. Утвержден к изданию в электронном виде...»

«Н.П. ЮМАШЕВ, И.А. ТРУНОВ ПОЧВЫ ТАМБОВСКОЙ ОБЛАСТИ Мичуринск – Наукоград РФ 2006 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com УДК 631.4 (471.326) ББК 40.3 (235.45) Под общей редакцией профессора И.А. Трунова Рецензенты: доктор с.-х. наук, профессор Л.В. Бобрович (Мичуринский государственный аграрный университет), доктор с.-х. наук, профессор Н.Г. Мязин и доктор с.-х. наук, профессор А.В. Дедов (Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки)....»

«Роль памятников природы в сохранении флористического и фитоценотического разнообразия (на примере Беляевского района Оренбургской области). ВЫПОЛНИЛА: студентка 1 курса химико-биологического факультета (кафедра общей биологии) Алпацкая Татьяна НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: Калмыкова Ольга Геннадьевна к.б.н.,научный сотрудник Института степи УрО РАН, преподаватель кафедры общей биологии ОГУ Оренбург – 2010 Введение Сохранение видового разнообразия растительного покрова является в настоящее время очень...»

«ОЧЕРКИ ПО ОЗЕРОВЕДЕНИЮ ВТОРАЯ ЧАСТЬ Ч f I Б И&Л и О Г Е КА | Лз^-КГР'-'.ДСНвГО | Гидрокея ор.;;:сгического Института гимиз ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕ'СКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО ЛЕНИНГРАД. 1960 -АННОТАЦИЯ.. В книге рассматриваются некоторые вопросы общего озероведения, касающиеся озерного лОжа (морфология и морфометрия, донные отложения), химических свойств озерных вод, испарения, водного баланса, уровня, волнения и динамики прибрежной области. Книга предназначена для научных работников и инженеров,...»

«О. ПИСАРЖЕВСКИЙ Дмитрий Иванович Менделеев Жизнь и творчество великого русского ученого Дмитрия Ивановича Менделеева всегда будет предметом пристального изучения исследователей. Наследие, завещанное нам этим гигантом научной мысли и научного дела, поистине неисчерпаемо. Родившись в 1834 году и еще на студенческой скамье (в 1855 году) начав научную работу, Д. И. Менделеев до самой своей смерти (1907) плодотворно и напряженно работал над развитием химической науки и заводского дела в России. Он...»

«Mental Chemistry by Charles F. Haanel Copyright © 2006 by Anthony R. Michalski/Kallisti Publishing Original edition was published in English by Kallisti Publishing, USA This Russian edition was published by arrangement with Kallisti Publishing, US. Все права зарезервированы, включая право на полное или частичное воспроизведение в какой бы то ни было форме. © София, 2009 ISBN 978-5-91250-992-6 © ООО Издательство София, 2009 Предисловие издателя......................... 7...»

«ХИМИЯ Учебно-методический комплекс по дисциплине для подготовки дипломированного специалиста по направлению 230000 Информатика и вычислительная техника специальности 230201 Информационные системы и технологии всех форм обучения Самостоятельное учебное электронное издание СЫКТЫВКАР 2012 1 УДК 54 ББК 24 Х 46 Рекомендован к изданию в электронном виде кафедрой целлюлозно-бумажного производства, лесохимии и промышленной экологии Сыктывкарского лесного института Утвержден к изданию в электронном виде...»






 
© 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.